Решение задач дифракционной нанофотоники на основе уравнений Максвелла
Дифракционная нанофотоника рассматривает взаимодействие света с неоднородностями, размер которых составляет величину от десятков до нескольких десятков нанометров, при этом определяющую роль играет волновая природа света, а математическим аппаратом являются уравнения Максвелла.
Доклад обобщает опыт авторов в расчете устройств дифракционной оптики и нанофотоники на основе представленных ниже методов решения уравнений Максвелла.
Разностное решение уравнений Максвелла с учетом зависимости от времени (Finite-Difference Time-Domain) широко используется в силу простоты математического аппарата, универсальности подхода и наличия значительного числа программных продуктов.
Метод конечных элементов (Finite Element Method) для расчета дифракции монохроматического поля основан на кусочно-линейной аппроксимации амплитуды для треугольных сеточных областей и интегральных вариационных соотношениях.
Метод Фурье-мод (Rigorous Coupled Wave Analysis) эффективен для исследования дифракции монохроматического излучения на периодических бинарных структурах. При этом функции диэлектрической и магнитной проницаемостей представляются рядом Фурье, поле также представляется в виде суперпозиции Фурье-мод. Непрерывная структура разбивается на совокупность бинарных.
Упомянутые методы допускают параллельную реализацию.
Для исследования распространения сингулярных лазерных пучков и моделирования квазипериодических структур авторами успешно используются методы расчета векторных дифракционных интегралов Релея-Зоммерфельда и асимптотические методы решения уравнений Максвелла.
В качестве примеров устройств рассматриваются фокусаторы лазерного излучения, фотонно-кристаллические линзы и волноводы, плазмонные структуры. Исследовано прохождение короткого импульса света через дифракционную линзу, а также оптический захват и механическое перемещение кластеров наночастиц.
К списку докладов
|
