. 221 Mô hình mạch LC ứng với cấu trúc cặp đĩa
3.2.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp điện môi đến mở
rộng vùng chiết suất âm
Theo kết quả nghiên cứu ở mục 3.1, vùng có từ thẩm âm được mở rộng ngoài việc giảm khoảng cách hai lớp d thì ta có thể tăng chiều dày của lớp điện môi td. Tuy nhiên trong các công trình nghiên cứu trước đây việc thay đổi td
ảnh hưởng rất mạnh đến tần số plasma trong các cấu trúc kết hợp (kết hợp thành phần từ và thành phần điện như cấu trúc lưới đĩa luận văn sử dụng).Điều này ảnh hưởng rất mạnh đến độ rộng vùng có chiết suất âm thu được. Để biết được cụ thể sự ảnh hưởng này như thế nào, tiếp theo, luận văn sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp điện môi td đến sự mở rộng vùng có chiết suất âm trong cấu trúc lưới đĩa hai lớp. Kết quả nghiên cứu được đưa ra trên hình 3.8 giữ nguyên khoảng cách hai lớp d = 0.8 mm. Trên hình 3.8(a) (phía trên) cho thấy, thứ nhất, khi td tăng từ 0.4 mm đến 1.6 mm vùng truyền qua ứng với chiết suất âm (vùng có cộng hưởng từ) bị dịch về phía tần số cao. Sự dịch đỉnh này được giải thích khi td tăng, mode cộng hưởng từ cơ bản bị dịch về phía tần số cao theo mô hình mạch điện LC trong công thức (2.15).
(a)
(b)
Hình 3.8. Sự phụ thuộc của a)Phổ truyền qua mô phỏng (phía trên) và chiết suất (phía dưới); b) Độ từ thẩm và điện thẩm vào độ dày lớp điện môi khi giữ cố định
Thứ hai, khi tdtăng từ td = 0.4 mm đến 0.8 mm vùng truyền qua ứng chiết suất âm được mở rộng hơn, sau đó td tiếp tục tăng thì vùng truyền qua ứng với chiết suất dương [24] bên tay phải dịch nhanh và lấn át vùng truyền qua ứng với chiết suất âm mà ta đang quan tâm. Đặc biệt khi tdtăng đến 1.6 mm thì vùng này bị biến mất thay bằng vùng không truyền qua. Để làm sáng tỏ thêm những quan sát trên hình 3.8(a) vừa nêu, luận văn tính toán các tham số trường điện từ (độ điện thẩm, độ từ thẩm, chiết suất) dựa trên số liệu mô phỏng và đưa ra trên hình 3.8(a) (phía dưới) và 3.8(b). Kết quả tính toán cho thấy vùng có độ từ thẩm âm càng được mở rộng khi td tăng. Với bức tranh lai hóa, có thể tưởng tượng rằng kết quả của việc tăng td làm giảm cường độ tương tác nội giữa hai đĩa trong một cặp đĩa. Khi cường độ tương tác nội có thể so sánh với cường độ tương tác ngoại, lai hóa bậc hai sẽ được kích hoạt để tách mode cộng hưởng từ cơ bản trong cấu trúc cặp đĩa thành vùng cộng hưởng rộng hơn. Ngoài ra như đã trình bày ở trên, tần số plasma rất quan trọng trong việc quyết định hình thành vùng có chiết suất âm. Kết quả tính toán độ điện thẩm phụ thuộc vào td
cho thấy khi td tăng thì tần số plasma dịch rất mạnh về phía tần số thấp. Khi td
= 0.4 mm và 0.8 mm thì tần số plasma vẫn lớn hơn vùng tần số có từ thẩm âm. Vì vậy khi td tăng trong khoảng này vùng chiết suất âm rộng ra thêm như quan sát trên hình 3.8(a). Tuy nhiên khi td tăng từ 0.8 mm đến 1.6 mm thì tần số plasma dịch vào vùng từ thẩm âm, thậm chí có giá trị nhỏ hơn vùng từ thẩm âm khi td = 1.6 mm. Sự dịch chuyển này của tần số plasma giải thích cho sự dịch vùng chiết suất dương về gần vùng chiết suất âm như quan sát trong hình 3.8(a) (phía trên).Ngoài ra, điều này còn giải thích tại sao khi td =1.6 mm lai hóa vẫn rất mạnh nhưng vùng chiết suất âm kép (vùng có đồng thời có từ thẩm và điện thẩm âm) lại biến mất vì khi này vùng có từ thẩm âm nhưng độ điện thẩm lại
mang giá trị dương. Các kết quả nghiên cứu trên hình 3.8 ta thấy khoảng cách td tối ưu là 0.8mm vì cho vùng chiết âm kép ứng với độ truyền qua trên 60% là rộng nhất vì vùng có từ thẩm âm rộng nhất dưới tần số plasma.
Để có bức tranh toàn diện và đi tìm tham số tối ưu nhất cho vùng chiết âm kép tổn hao thấp nên mới ứng dụng được trong thực tế rộng và có độ truyền qua cao nhất, luận văn tiếp tục đi tìm ảnh hưởng của các tham số cấu trúc còn lại: độ rộng của dây liên tục w, bán kính đĩa, hằng số mạng theo phương điện, từ trường. Các kết quả nghiên cứu được trình bày ngay sau đây: