Вивчення резонансних дифракційних явищ на ґратках точним методом зв’язаних хвиль з модифікованою системою рівнянь

Автори В. Фітьо1, І. Яремчук1, A. Бендзяк1, Я. Бобицький1,2
Приналежність

1Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери 12, 79013 Львів, Україна

2Університет Ржешува, вул. T. Рейтана 16b, 35959 Ржешув, Польща

Е-mail iryna.y.yaremchuk@lpnu.ua
Випуск Том 12, Рік 2020, Номер 5
Дати Одержано 05 травня 2020; у відредагованій формі 15 жовтня 2020; опубліковано online 25 жовтня 2020
Посилання В. Фітьо, І. Яремчук, A. Бендзяк, Я. Бобицький, Ж. нано- електрон. фіз. 12 № 5, 05007 (2020)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.12(5).05007
PACS Number(s) 42.25.Bs, 42.79.Dj
Ключові слова Точний аналіз зв’язаних хвиль, Локалізований плазмонний резонанс, Дифракційна ґратка (2) .
Анотація

В роботі представлені результати числового аналізу дифракції оптичних хвиль поперечної магнітної (ТМ) поляризації на ґратках при наявності резонансу електромагнітного поля. Використано RCWA, в якому модифікована система рівнянь. Модифікація полягає в тому, що у системі диференціальних рівнянь змінені матриці Теплиця, які формуються на основі комплексних рядів Фур’є періодичної функції діелектричної проникності ґратки та оберненої їй функції. Прямокутна функція зміни діелектричної проникності на періоді замінена на функцію трапеції, проте рельєф ґратки лишається прямокутним. Така заміна функції діелектричної проникності точніше відповідає реальним ґраткам. Виявлено зменшення осциляцій коефіцієнтів відбивання та пропускання в залежності від кількості використаних зв’язаних хвиль та кращу збіжність результатів розрахунку для видозміненої системи рівнянь, особливо для металевих ґраток на діелектричних підкладках, в яких може спостерігатися резонанс локалізованих плазмонів, або резонанс електромагнітного поля в щілині ґратки. Показано, що для діелектричних ґраток, розташованих на металевій підкладці, немає ні покращення ні погіршення збіжності при використанні модифікованої системи рівнянь в порівнянні з традиційним розкладом діелектричної проникності в ряд Фур’є. Для структури металева ґратка на металевій підкладці досліджувався резонанс поверхневих плазмон-поляритонів, при виникненні якого коефіцієнт відбивання від ґратки рівний нулю. Тут виникає особливо складна залежність коефіцієнта відбивання від кількості використаних зв’язаних хвиль при аналізі для обох модифікацій систем рівнянь. Спостерігаються сильні осциляції коефіцієнта відбивання від ґратки при певних значеннях зв’язаних хвиль, які з їх ростом зменшуються.

Перелік посилань