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片状光栅内各模式性质研究

【摘要】:亚波长光栅因具有体积小,易集成,衍射效率高等优点,近年来一直是光学领域研究的热点。在模拟亚波长光栅光学效应的众多理论方法中,模式法作为-个既不影响计算精度,又能反映物理本质的方法,正得到越来越多的关注。在处理片状光栅问题时,模式法还具有光栅内部往往只有两个本征模式的优点。本文以单层方柱光栅为研究对象,以发生在低折射率的该结构上的全反现象为例,利用模式法研究了光栅内部的模式。我们发现,光栅内部的两个模式可以被分为耦合模式和非耦合模式两种类型。其中,非耦合模式形成于入射光与柱本身的相互作用,因而总是能被激发出来。而耦合模式则形成于柱间的相互作用,因此对光栅结构十分敏感。研究表明,当耦合模式被激发出来并远远强于非耦合模式时,就会提供一个能与非耦合模式的透射波组分发生破坏性相消的的透射波组分,从而导致全反现象的发生。我们的发现表明了耦合模式在奇异光学效应中的重要性,也为分析其他光学现象本质提供了一种可能的分析方法。通过改变片状光栅的参数条件,该结构可以被设计成窄带滤波器,宽带反射镜和全角度反射镜。

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