УДК: 535.346.61, 535.016, 535.015

Резонансное диффузное отражение света от статистически шероховатых интерфейсов фотонных кристаллов

Селькин А.В., Кособукин В.А., Лазарева Ю.Н.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Селькин А.В., Кособукин В.А., Лазарева Ю.Н. Резонансное диффузное отражение света от статистически шероховатых интерфейсов фотонных кристаллов // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 8. С. 65–71.

Selkin A.V., Kosobukin V.A., Lazareva Yu.N. Resonance diffuse reflection of light from statistically rough interfaces of photonic crystals [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2011. V. 78. № 8. P. 65–71.

Ссылка на англоязычную версию:

A. V. Sel’kin, Yu. N. Lazareva, and V. A. Kosobukin, "Resonance diffuse reflection of light from statistically rough interfaces of photonic crystals," Journal of Optical Technology. 78(8), 519-523 (2011). https://doi.org/10.1364/JOT.78.000519

Аннотация:

Развита теория резонансного упругого рассеяния света в брэгговских структурах (одномерных фотонных кристаллах) со случайно шероховатыми интерфейсами. Исследованы спектральные и угловые зависимости индикатрисы рассеяния света, выраженные через статистические параметры интерфейсов. Численно изучены спектры диффузного отражения света с разной линейной поляризацией, проанализирована форма спектров. Установлено, что диффузная составляющая отраженного света резонансно усиливается в спектральной области краев стоп-зон. Спектры упругого рассеяния демонстрируют сильную зависимость от поляризации света и от углов падения и рассеяния. Показано, что в случае p-поляризованного света диффузная составляющая отраженного света может быть полностью подавлена при соответствующем выборе углов падения и рассеяния.

Ключевые слова:

рассеяние света, резонанс, брэгговская структура, фотонный кристалл, шероховатый интерфейс

Благодарность:

Работа выполнена в рамках Программы развития СПбГУ (НИР 11.37.23.2011), ФЦП “Научные и научно-педагогические кадры инновационной России” (госконтракт № 02.740.11.0384) и Программы ОФН РАН на 2011 г. “Фундаментальные проблемы фотоники и физика новых оптических материалов”.

Коды OCIS: 290.5880, 300.6250

Список источников:

1. Maradudin A.A., Mills D.L. Scattering and absorption of electromagnetic radiation by a semi-infinite medium in the presence of surface roughness // 1975. Phys. Rev. V. B 11. P. 1392–1415.
2. Kosobukin V.A., Sel’kin A.V. Elastic scattering of light from a rough crystal surface in spectral region of exciton resonance // Solid State Commun. 1988. V. 66. P. 313–318.
3. Кособукин В.А., Селькин А.А. Метод возмущений в теории экситонного отражения света от статистически шероховатых поверхностей полупроводников. Препринт ФТИ № 1732. 2000. 65 с.
4. Kosobukin V.A., Sel’kin A.V. Resonant elastic scattering of light from single quantum wells in semiconductor multilayers // Physica E. 2003. V. 18. P. 452–468.
5. Giergiel J., Reed C.E., Hemminger J.C., Ushioda S. Surface-plasmon-polariton mode conversion on rough interfaces // Phys. Rev. B. 1987. V. 36. P. 3052–3058.
6. Vlasov Yu.A., Kaliteevski M.A., Nikolaev V.V. Different regimes of light localization in a disordered photonic crystal // Phys. Rev. 1999. V. B 60. P. 1555–1562.
7. Wang Z.L., Chan C.T., Zhang W.Y., Chen Z, Ming N.B., Sheng P. Optical properties of inverted opal photonic band gap crystals with staking disorder // Phys. Rev. E. 2003. V. 67. 016612. P. 1–10.
8. Baryshev A.V., Kosobukin V.A., Samusev K.B., Usvyat D.V., Limonov M F. Light diffraction from opal-based photonic crystals with growth-induced disorder. Experiment and theory // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. 215118. P. 1–17.
9. Dukin A.A., Feoktistov N.A., Golubev V.G., Medvedev A.V., Pevtsov A.B., Sel’kin A.V. Polarization splitting of optical resonant modes in a-Si:H/a-SiOx:H microcavities // Phys. Rev. E. 2003. V. 67. 046602. P. 1–7.
10. Кособукин В.А., Поддубный А.Н. Экситон-поляритонное поглощение в периодических и разупорядоченных цепочках квантовых ям // Физика твердого тела. 2007. Т. 49. № 10. С. 1883–1892.
11. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. М.: Мир, 1987. 616 с.
12. Joannopoulos J.D., Johnson S.G., Winn J.N., Meade R.D. Photonic Crystals. Molding the Flow of Light. 2nd ed. Princeton: Princeton Univ. Press, 2008. 304 p.
13. Dukin A.A., Feoktistov N.A., Medvedev A.V., Pevtsov A.B., Golubev V.G., Sel’kin A.V. Polarization inhibition of the stop-band in distributed Bragg reflectors // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2006. V. 8. P. 625–629.
14. Asher S.A., Weissman J.M., Tikhonov A., Coalson R.D., Kesavamoorthy R. Diffraction in crystalline colloidalarray photonic crystals // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. 066619. P. 1–14.
15. Rengarajan R., Mittleman D., Rich C., Colvin V. Effect of disorder on the optical properties of colloidal crystals // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. 016615. P. 1–11.
16. Romanov S.G., Ye J., Zentel R., Sotomayor Torres C.M. Characterization of opal photonic hetero-crystals by light scattering // Proc. SPIE. 2006. V. 6182. 61820G. P. 1–12.
17. Селькин А.В., Уклеев Т.А., Меньшикова А.Ю., Шевченко Н.Н. Резонансное диффузное рассеяние света на статистических неоднородностях трехмерных фотонных кристаллов // Сб. трудов VI Межд. конф. “Фундаментальные проблемы оптики”. С.-Петербург, 2010. Т. 3. С. 437–440.
18. Rarity J.G., Weisbuch C., eds. Microcavities and photonic bandgaps: physics and applications // NATO Science Series E. Springer, 1996.
19. Баженова А.Г., Селькин А.В., Меньшикова А.Ю., Шевченко Н.Н. Поляризационное подавление брэгговских рефлексов при отражении света от фотонных кристаллов // Физика твердого тела. 2007. Т. 49. № 11. С. 2010–2021.
20. Займан Дж. Модели беспорядка. Теоретическая физика однородно неупорядоченных систем. М.: Мир, 1982. 591 с.