Scattering matrix of elliptically polarized waves

M. Martínez–Mares and E. Castaño

Departamento de Física, Universidad Autónoma Metropolitana–Iztapalapa, Apartado Postal 55–534, México D.F., 09340, México.

Recibido el 11 de junio de 2010
Aceptado el 3 de septiembre de 2010

Abstract

We analyze the scattering of elliptically polarized plane waves normally incident at the planar interface between two different materials; we consider two cases: dielectric–dielectric and dielectric–conductor interfaces. The scattering S matrix in both cases is obtained using the boundary conditions and Poynting's theorem. In the dielectric–dielectric case we write S using two different basis, the usual xy and a rotated one. For the dielectric–conductor interface, the use of the rotated basis together with an energy balance argument leads us, in a natural way, to construct a unitary S matrix after recognizing the need to introduce two equivalent parasitic channels due to dissipation in the conductor, and the transmission coefficient into these parasitic channels measures the absorption strength.

Keywords: Electromagnetic waves; scattering; polarization; absorption.

Resumen

Analizamos la dispersión de ondas electromagnéticas que inciden normalmente sobre una interfaz plana entre dos diferentes materiales; consideramos dos casos: interfaz dieléctrico–dieléctrico e interfaz –dieléctrico–conductor. En ambos casos obtenemos la matriz S al usar las condiciones de frontera y el teorema de Poynting. En el caso dieléctrico–dieléctrico escribimos a S usando dos diferentes bases, la usual xy y una rotada. Para la interfaz dieléctrico–conductor, el usar la base rotada junto con un argumento de balance de energía nos lleva, de manera natural, a construir un matriz S que es unitaria despues de reconocer la necesidad de introducir dos canales parasíticos, equivalentes entre sí, que son debidos a la disipación en el conductor, siendo el coeficiente de transmisión hacia estos canales parasíticos la medida de la capacidad de absorción del conductor mismo.

Descriptores: Ondas electromagnéticas; dispersión; polarización; absorción.

PACS: 41.20.Jb; 42.25.Bs; 42.25.Fx; 42.25.Gy; 42.25.Ja

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