.../Структура/ЛДО

Рассчитаны оптические фильтры, представляющие собой несколько последовательно расположенных резонансных дифракционных структур. В качестве базовых элементов были рассмотрены резонансные структуры различной геометрии: субволновые диэлектрические дифракционные решётки, многослойные диэлектрические структуры, а также выступы на поверхности плоскопараллельного волновода. С использованием формализма матрицы рассеяния получены аналитические выражения для резонансных аппроксимаций спектров отражения и пропускания композитных структур.
Показано, что если базовые резонансные структуры имеют Лоренцев профиль пропускания (отражения), то композитная структура позволяет получить спектр пропускания (отражения), близкий к прямоугольному и аппроксимирующий фильтр Баттерворта. Также показано, что если в использованных базовых резонансных структурах существует связанное состояние в континууме (BIC), то в композитной структуре, состоящей из N базовых структур на расстоянии, удовлетворяющем условию резонанса Фабри — Перо, существует вырожденное связанное состояние в континууме порядка N-1.

Практические применения: разработка узкополосных и широкополосных оптических фильтров, сенсоров, аналоговая оптическая обработка информации и преобразование оптических сигналов.

Рисунок 1. (а) Пример каскадного фильтра, образованного последовательным расположением одинаковых резонансных дифракционных решёток, имеющих Лоренцев профиль в спектре отражения с параметрами: период 300 нм, высота 130 нм, фактор заполнения 0,5, коэффициенты преломления материалов решёток 2,1, 1,9, материала над, под и между решётками 1,52. Пропускание (сплошные чёрные линии) и отражение (сплошные красные линии) композитной структуры, состоящей из N=4 резонансных решёток, расположенных на расстоянии l1 = l3 = 952 нм, l2 = 1037 нм (б) и из N=6 резонансных решёток, расположенных на расстоянии l1 = l5 = 1126 нм, l2 = l4 = 1050 нм, l3 = 943 нм (в). Штриховыми линиями показаны пропускание и отражение одиночных решёток.

Рисунок 2. Геометрия выступа на поверхности волновода (а) и композитной структуры, состоящей из трёх выступов (б). Красными стрелками показано направление падающей I, отраженной R и прошедшей T волн. Отражение (сверху) и пропускание (снизу) композитной структуры, состоящей из N=2 (a, d) N=3 (b, e) и N=4 (c, f) выступов как функция расстояния между выступами l и длины волны. Вертикальными пунктирными линиями отмечено расстояние, соответствующее условию резонанса Фабри — Перо.

Публикации:

1. Optics Letters 45, 5065-5068 (2020)
2. Optics Express 27, 26786-26798 (2019)
3. Optics Express 27, 25814- 25828 (2019)
4. Photonics Research 7, 1314-1322 (2019)