Nonlocal homogenization theory for electromagnetoelastic crystals: Parity selection rule for photonic band gaps originated by phonon Bragg reflection

Анотація

Теорія нелокальної гомогенізації розроблена для електромагнітопружних кристалів, у яких пружні та електромагнітні хвилі пов’язані через п’єзоелектричні та/або п’єзомагнітні ефекти. Ця теорія корисна для вивчення нелокальних спектрів усіх власних мод гомогенізованих електромагнітопружних кристалів. Крім того, це дозволяє розрахувати нелокальні ефективні параметри для кожної моди, зокрема, ефективну масову щільність, ефективну податливість, ефективну електромагнітопружну діелектричну проникність та проникність. Продемонстровано застосовність розробленого підходу при аналізі нелокальних спектрів і нелокальних ефективних параметрів для п’єзоелектричних напівпровідникових, п’єзомагнітних напівпровідникових і п’єзоелектромагнітних надґраток. Внаслідок або п’єзоелектричних, або п’єзомагнітних, або п’єзоелектромагнітних ефектів, фотонні заборонені зони з’являються в інтервалах фононних частот, проте лише якщо виконується правило відбору парності в термінах порядку брегівського відбиття фононів. Виявлене явище пояснюється великим контрастом між фазовими швидкостями світла і звуку.