4 / 14
Рис. 1. Схематический вид по-
ляритонных дисперсионных кри-
вых в кубическом диэлектриче-
ском кристалле с учeтом решeточ-
ных и экситонных поляритонов:
TO, LO; TE, LE — соответствующие
ветви поперечных и продольных мод
решeточных и экситонных поляри-
тонов
При наличии в кристалле
n
ветвей,
соответствующих полярным колеба-
ниям кристаллической решетки, за-
кон дисперсии
ω
(
k
)
поляритонов в ку-
бическом диэлектрическом кристалле
усложняется в связи с новым видом
диэлектрической функции
ε
(
ω
)
:
ε
(
ω
) =
ε
∞
j
=
n
Y
j
=1
ω
2
lj
−
ω
2
ω
2
0
j
−
ω
2
.
(4)
В формуле (4) учтены вклады всех по-
лярных мод, характеризующихся ча-
стотами и поперечных (
ω
0
j
), и про-
дольных (
ω
lj
) мод.
В диэлектрических кристаллах,
наряду с решеточными поляритона-
ми, проявляющимися в дальнем ин-
фракрасном диапазоне, могут при-
сутствовать экситонные поляритоны
(светоэкситоны), спектр которых на-
ходится в ультрафиолетовой области.
Вид дисперсионных кривых в диэлектрическом полярном кристалле,
в котором присутствует одна ветвь решеточных и одна ветвь экситон-
ных поляритонов, показан на рис. 1. Прямая линия
ω
=
с
0
k
совпадает
с законом дисперсии для поперечных фотонов вакуума. Следует отме-
тить, что точки пересечения этой прямой с поляритонными кривыми
соответствуют показателю преломления, равному единице. В связи с
этим соответствующие поляритоны называются унитонами.
При включении внешнего постоянного магнитного симметрия кри-
сталла понижается до группы
С
∞
h
. Таким образом, открывается воз-
можность для процесса поляритон-аксионной конверсии в веществе.
В соответствии с законами сохранения энергии и импульса процесс
такой конверсии может осуществляться лишь для точек пересечения
поляритонных кривых с кривой дисперсии для аксионов, задаваемой
соотношением
ω
2
=
ω
2
a
+
c
2
0
k
2
, где
ω
a
— частота, соответствующая
далекому инфракрасному диапазону,
ω
a
= 2
πc
0
ν
a
;
ν
a
— волновое чи-
сло,
ν
a
≈
1
см
−
1
[11]. В результате для света видимого диапазона
поляритон-аксионная конверсия должна происходить для полярито-
нов, характеризующихся показателем преломления, близким к еди-
нице, т.е. для унитонов. Согласно кривым, приведенным на рис. 1,
групповая скорость волн, соответствующих унитонам видимого или
26
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 4