Enhanced electromagnetic wave propagation in lossy media

La profondità di penetrazione di onde elettromagnetiche in mezzi con perdita è un parametro fondamentale in molte applicazioni: dall’interazione con tessuti biologici, al GeoRadar (GPR), dalla comunicazione con mezzi sottomarini, all’analisi dei materiali. Questa dissertazione propone un metodo per raggiungere penetrazione profonda in mezzi con perdite attraverso l’uso di una particolare categoria di onde elettromagnetiche, dette inomogenee o non-uniformi. In particolare, viene studiato il comportamento di onde non omogenee all’interfaccia tra due mezzi, il primo, in cui è presente l’onda incidente, privo di perdite, e il secondo, in cui è presente l’onda trasmessa, con perdite. Le “consuete” onde elettromagnetiche omogenee, in questa situazione, provocano un’onda trasmessa che si attenua esponenzialmente nella direzione normale all’interfaccia tra i due mezzi, minimizzando la penetrazione. Al contrario, onde non omogenee possono provocare onde trasmesse che attenuano esponenzialmente, ma in direzioni diverse da quella normale all’interfaccia tra i due mezzi, per esempio tale direzione può essere parallela all’interfaccia con il mezzo con perdite oppure, il vettore di attenuazione può addirittura presentare un angolo superiore ai novanta gradi con la normale a tale superficie di separazione, risultando in un’amplificazione del segnale piuttosto che attenuazione nel mezzo con perdite. Si parte con un approccio analitico al problema, seguito poi un approccio numerico di design di antenna.