Исследование резонансов на запертой моде при дифракции света на двухпериодической планарной структуре с асимметричными металлическими элементами

Abstract

Численно решена задача дифракции плоской нормально падающей волны на периодической планарной структуре с двумя слабо асимметричными металлическими элементами сложной формы в квадратной периодической ячейке для оптического и инфракрасного диапазонов. Для решения задачи использован псевдоспектральный метод Фурье с отображением совместно с методом дополнительного дифференциального уравнения и полюсной моделью для описания дисперсии диэлектрической проницаемости металлов. Показана возможность формирования в структуре резонанса на запертой моде, который является более добротным по сравнению с резонансами на плазмон-поляритоне в структурах с одним металлическим элементом на периоде. Впервые показано существование высшего резонанса на запертой моде, который имеет добротность, превышающую добротность соответствующего основного резонанса.

Чисельно розв’язана задача дифракції плоскої нормально падаючої хвилі на періодичній планарній структурі з двома слабкосиметричними металевими елементами складної форми у квадратній періодичній комірці для оптичного та інфрачервоного діапазонів. Для розв’язання задачі використовувався псевдоспектральний метод Фур’є з відображенням разом з методом додаткового диференційного рівняння і полюсною моделлю для опису дисперсії діелектричної проникності металів. Показана можливість формування у структурі резонансу на запертій моді, який є більш добротним ніж резонанс на плазмонполяритоні у структурах з одним металевим елементом на період. Вперше показано існування вищого резонансу на запертій моді, що має добротність вищу за добротність відповідного основного резонансу.

Normally incedent wave diffraction by planar periodic structure of two small asymmetrical metal complex-shaped elements has been solved numerically for optical and infra-red ranges. The Fourier mapped pseudospectral time-domain method combined with auxiliary differential equations technique and complex pole model are used for taking into account the dispersion of metal permittivity. The trapped mode resonances forming in structures is shown possible. The Q-factor of this type resonance is higher than that of plasmon-polariton resonance of planar structures of single metal element periodic cell. The existence of higher order trapped mode resonance which Q-factor is greater than the that of corresponding fundamental trapped mode resonance is first shown.