Resumen

En el marco de la electrodinámica del axion, se examinaron las propiedades electrodinámicas en sistemas estratificados que contienen aislantes topológicos (TI) a través del método de matriz de transferencia. Se obtuvieron los elementos de la matriz de transferencia para una interfaz que separa dos medios con una topología no trivial y para una película compuesta por un aislante topológico. Se mostró que le término topológico induce un acople de los modos de propagación TM (transversal magnético) y TE (transversal eléctrico). Este acople se ve reflejado en la presencia de nuevos términos en la matriz de transferencia, los cuales dependen linealmente del término, αɵ∆ / π (donde α es el coeficiente de estructura fina y ∆ɵ es la diferencia de los parámetros topológicos de los medios involucrados). Demostramos que la presencia de estos nuevos elementos de matriz introduce correcciones del orden de α²~5,32 X 10−5 en los coeficientes de transmisión y reflexión. Además, se da lugar a la transmisión y reflexión de ondas en modo TM a partir de ondas TE incidentes y viceversa. Se demostró que si la película tiene un índice de refracción mayor al índice de refracción del medio que la rodea, aparecen las oscilaciones de Fabry-Perót con una ligera corrección del orden de α² en los picos máximos. Por otro lado, cuando el índice de refracción del medio circundante es mayor, entonces las ondas electromagnéticas atraviesan la película por tunelamiento con la misma corrección de α². Se mostró que en una estructura de doble capa con aislantes topológicos, el porcentaje de energía transmitido en forma de ondas se restringe a intervalos de frecuencia más pequeños al incrementar el espesor de cada capa. Realizamos una extensión del formalismo obtenido a sistemas multicapa con aislantes topológicos, en los cuales se observan intervalos de frecuencia en que la transmisión de ondas puras (transmisión de ondas en modo TM/TE a partir de ondas TM/TE incidentes) es cero. Sin embargo, se muestra que en estos intervalos aparece la transmisión de pequeñas cantidades de energía en forma de ondas mixtas (es decir, transmisión de ondas en modo TM a partir de ondas TE incidentes y viceversa) debido a la introducción del término del axion.