Modelado numérico de modos electromagnéticos en un medio estratificado plano con una interfaz de grafeno
Autores: Smolkin, Eugen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado numérico de modos electromagnéticos en un medio estratificado plano con una interfaz de grafeno
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Grafeno
Modos electromagnéticos
Técnicas computacionales
Modos propios
Losa dieléctrica
Conductividad superficial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Las interfaces de grafeno en dieléctricos estratificados pueden soportar modos electromagnéticos únicos, pero analizar estos modos requiere técnicas computacionales robustas. Este trabajo presenta un método numérico para calcular los modos propios polarizados en TE en una losa dieléctrica estratificada plana con una lámina de grafeno infinitesimal en su interfaz. El problema de valor límite gobernante se reformula como problemas de valor inicial acoplados y se resuelve a través de un método de disparo personalizado, lo que permite el cálculo preciso de constantes de propagación complejas y perfiles de campo a pesar de la discontinuidad en la capa de grafeno. Demostramos que el grafeno altera significativamente el espectro modal, introduciendo ondas complejas de fuga y superficie con atenuación debido a la conductividad del grafeno. Los resultados numéricos ilustran cómo la inhomogeneidad de las capas y la conductividad superficial del grafeno influyen en la confinación y pérdida de modo. Estos hallazgos confirman la robustez del enfoque computacional propuesto y proporcionan información relevante para el diseño y análisis de dispositivos de guiado de ondas basados en grafeno.
Descripción
Las interfaces de grafeno en dieléctricos estratificados pueden soportar modos electromagnéticos únicos, pero analizar estos modos requiere técnicas computacionales robustas. Este trabajo presenta un método numérico para calcular los modos propios polarizados en TE en una losa dieléctrica estratificada plana con una lámina de grafeno infinitesimal en su interfaz. El problema de valor límite gobernante se reformula como problemas de valor inicial acoplados y se resuelve a través de un método de disparo personalizado, lo que permite el cálculo preciso de constantes de propagación complejas y perfiles de campo a pesar de la discontinuidad en la capa de grafeno. Demostramos que el grafeno altera significativamente el espectro modal, introduciendo ondas complejas de fuga y superficie con atenuación debido a la conductividad del grafeno. Los resultados numéricos ilustran cómo la inhomogeneidad de las capas y la conductividad superficial del grafeno influyen en la confinación y pérdida de modo. Estos hallazgos confirman la robustez del enfoque computacional propuesto y proporcionan información relevante para el diseño y análisis de dispositivos de guiado de ondas basados en grafeno.