МЕТОД СООТНОШЕНИЙ ПЕРЕНОСА В ТЕОРИИ РЕЗОНАНСНОГО МНОГОКРАТНОГО РАССЕЯНИЯ ВОЛН С ПРИМЕНЕНИЕМ К ДИФРАКЦИОННЫМ РЕШЕТКАМ И ФОТОННЫМ КРИСТАЛЛАМ
Барабаненков Ю.Н., Барабаненков М.Ю.

Поступила в редакцию: 6 Ноября 2002

PACS: 42.70.Qs, 42.79.Dj, 42.25.Bs, 42.25.Fx

DJVU (193.7K)

PDF (568.4K)

Представлен подход в теории многократного рассеяния волновых полей в двумерных неоднородных средах, позволяющий единым образом описывать рассеяние волн на одномерных периодических поверхностях раздела двух диэлектрических сред (оптических решетках) и на двумерных периодических диэлектрических структурах (фотонных кристаллах). Подход основан на методологии трансфер-матриц, состоящей в расслоении рассеивающей среды на элементарные слои с зазорами, но, в отличие от метода трансфер-матриц, приводит к уравнениям инвариантного погружения для матричных коэффициентов отражения и прохождения неоднородной среды. На основе развитого подхода количественно исследованы два оптических явления: резонансное уменьшение коэффициента отражения света от решетки, обусловленное эффектом глубины ее профиля, и экспоненциально-степенной характер затухания оптического излучения в запрещенной зоне двумерного фотонного кристалла по мере увеличения числа его слоев, начиная от одного слоя. Частотный спектр прохождения по мощности электромагнитного излучения через двумерный фотонный кристалл, состоящий из параллельных слоев бесконечных цилиндров, интерпретирован с учетом спектральной зависимости полного сечения рассеяния излучения уединенным цилиндром. Рассмотренная интерпретация частотного спектра с двумя запрещенными зонами совместно с исследованием послойной динамики его формирования позволили выявить роль микроскопического резонансного рассеяния волн на одном цилиндре и макроскопического резонансного рассеяния брэгговского типа на периодической системе цилиндров при формировании спектра прохождения излучения через фотонный кристалл. Дано физическое объяснение появления пиков прозрачности в одной из запрещенных зон спектра прохождения излучения через идеально упорядоченную систему цилиндров в терминах мультипольных резонансов рассеяния уединенным цилиндром.