Методы расчета и оптические свойства фотонно-кристаллических структур

Видео

Аннотация

Периодические фотонные структуры являются одним из наиболее важных структурных элементов в современной фотонике и используются в различных оптических устройствах.

В докладе рассмотрены примеры структур, позволяющих контролировать поляризацию и направление излучения локализованных источников света на основе модального метода Фурье (FMM) (или метода матрицы рассеяния). Этот метод является очень эффективным инструментом для изучения оптических свойств многослойных двумерно-периодических структур. Однако он не справляется с описанием массивов наночастиц из-за высоких градиентов их локальных полей: для достижения точных результатов требуется слишком большое количество гармоник Фурье.

Существенного ускорения расчётов удалось достичь благодаря использованию дискретного дипольного приближения (DDA) для построения матриц рассеяния для массивов резонансных наночастиц. Такой подход сильно ускоряет вычисления и, следовательно, дает возможность для тщательного рассмотрения различных слоистых структур с небольшими периодическими включениями в рамках метода матрицы рассеяния.

Мы демонстрируем эффективность предложенного подхода, рассматривая плазмонные решетки, встроенные в однородную среду, а также размещенные как внутри так и на на поверхности оптического волновода. Высокая точность и быстрая сходимость нашего подхода демонстрируются сравнением с методом конечных элементов (FEM) и методом матрицы рассеяния.