Чисельне моделювання фокусування електромагнiтних хвиль дискретною лiнзою Люнебурга з графеновим елементом за допомогою збiжного алгоритму

Abstract

Ми розглядаємо характеристики фокусування, розсiювання та поглинання плоскої хвилi та точкового джерела багатошарової цилiндричної лiнзи Люнебурга, частково вкритої конформною стрiчкою графену, у випадку Н-поляризацiї. Кутова ширина стрiчки та розташування на поверхнi є довiльною, а її поверхневий iмпеданс характеризується за допомогою квантово-фiзичного формалiзму Кубо. Ми використовуємо математично точну повнохвильову аналiтичну технiку регуляризацiї, яка базується на iнверсiї статичної частини задачi. Це гарантує збiжнiсть отриманого числового алгоритму. Ми обчислюємо здатнiсть фокусування мiкролiнзи як функцiю частоти в широкому дiапазонi до 30 THz. Цей аналiз показує, що графенова стрiчка, розмiщена у фокальнiй зонi лiнзи Люнебурга, покращує її здатнiсть до фокусування на певнiй резонанснiй частотi, що вiдповiдає плазмоннiй модi стрiчки.

We examine the focusing, scattering, and absorption characteristics of a plane wave and point source incident on a multilayer cylindrical Luneburg lens partially covered with a conformal graphene strip in the case of H-polarization. The angular width of the strip is arbitrary and can vary, and its surface impedance is characterized using the quantum-physical formalism of Kubo theory. We employ a mathematically precise full-wave analytical regularization technique based on the inversion of the static part of the problem. This ensures the convergence of the resulting numerical algorithm. We calculate the focusing ability of the microlens as a function of frequency over a wide range up to 30 THz. This analysis shows that the graphene strip placed in the focal region of the Luneburg lens enhances its focusing ability at a specific resonant frequency, proportional to Q-factor of the plasmon mode of the strip.