Longitudinal- and transverse-operators formalism for chiral media: Application to guided structures filled with chiral materials

摘要

In this paper an approach based on the calculation of longitudinal and transverse operators is presented. The paper is devoted to the interesting topic of electromagnetic-wave propagation in complex (chiral) media. The studied process allows the analysis of guidedstructures with chiral-medium components. In this case the equations are continuously coupled. Using the longitudinal equations, we analyze wave propagation in a parallel-plate chirowaveguide consisting of two parallel perfectly conducting planes filled with a lossless, homogeneous, isotropic chiral material. The main feature of the guides is that the propagation modes are always hybrid. In addition, bifurcated modes exist with the same cutoff-frequency values and unequal propagation characteristics. We address here the issue of wave propagation in a rectangular chirowaveguide, by means of longitudinal and transverse operators. This topic was first addressed by Engheta and Pelet. (IEEE Trans. Antenna Propag. 38, 90 (1990)). We rederive their results, using a method based on a new mathematical approach that seems to be original.PACS Nos.: 41.20.JbNous présentons ici une méthode basée sur le calcul d'opérateurs longitudinaux et transverses. Ce papier se concentre sur le problème intéressant des ondes électromagnétiques dans des milieux complexes (chiraux). Le mécanisme étudié permet l'analyse de structures guidées avec des composantes d'un milieu chiral. Dans ce cas, les équations sont continuellement couplées. Utilisant les équations longitudinalesnous analysons la propagation desondes dans un guide d'onde chiral à plaques parallèles constituant deux plans parfaitement conducteurs, rempli d'un matériau chiral isotrope, homogène et sans perte. Le guide est caractérisé par une propagation en modes toujourshybrides. En outre, il existe deux modes bifurquants qui se propagent avec les mêmes fréquence de coupure et des caractéristiques de propagation différentes. Nous étudions le problème de la propagation dans un guide chiral rectangulaire à l'aide des opérateurs longitudinal et transverse. Cette question a d'abord été posée par Engheta and Pelet. (IEEE Trans. Antenna Propag. 38, 90 (1990)). Nous retrouvons leurs résultats en utilisant une nouvelle méthode mathématique qui semble originale. [Traduit par la Rédaction]