Исследование амплитудно-фазового преобразования световых пучков в средах со сложной анизотропией и создание на этой основе методов определения приповерхностных дефектов, качества покрытий, структуры и состава материалов и газовых сред : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. С. Рудницкий

Abstract

Объектом исследования являются теоретические модели преобразования волновых полей в технологических процессах микро- и наноэлектроники и дифракционной оптики. Цель НИР – разработка оптических методов формирования и преобразования волновых полей в технологических процессах микро- и наноэлектроники и дифракционной оптики для повышения качества изделий электроники и оптики. Основными методами исследований являются метод эквивалентных направлений, метод частичных областей, метод минимальных автономных блоков. В результате разработана методика расчета взаимодействия электромагнитного излучения с метаматериалами на основе периодических решеток из сферических, цилиндрических и конических металлических частиц с учетом плазмонных эффектов. Проведено численное исследование частотных зависимостей коэффициентов отражения и прохождения для однослойных структур, полученных с использованием различных вариантов технологии наносферной литографии. Разработана методика численного анализа взаимодействия плоской электромагнитной волны с плоским слоем композита или метаматериала с произвольной волновой толщиной. Методика базируется на методе минимальных автономных блоков и алгоритме рекурсивной рекомпозиции. Эффективность методики иллюстрируют результаты моделирования рассеяния плоской электромагнитной волны на периодической решетке из параллельных металлических цилиндров, расположенных в плоском диэлектрическом слое перпендикулярно его границам. Численно исследованы частотные зависимости коэффициентов прохождения и отражения для плоских слоев композита, образованного периодическими решетками проводящих цилиндров наноразмерного сечения из золота и серебра. Исследовано влияние длины цилиндров на угло-частотные характеристики плоских композиционных слоев. Установлено, что система параллельных цилиндров наноразмерного поперечного сечения обеспечивает эффективное широкополосное поглощение оптического излучения. Рассмотрены способы формирования микро- и наноструктурированных интерференционных волновых полей в калейдоскопических структурах с разными типами симметрии. Исследована зависимость параметров интерференционных картин в зеркально симметричных уголковых отражателях от угла падения волнового пучка на рабочую апертуру. Показано, что посредством изменения угла падения можно перестраивать интерференционное поле и параметры полученных на его основе периодических структур, переходить от одномерной к двумерной структуре, увеличивать период структуры в одном направлении при уменьшении его в другом или выравнивать его по обоим направлениям. Разработан эффективный асимптотический метод представления световых полей в слоистых диэлектрических структурах при падении на них гауссова пучка. Метод пригоден для получения достаточно простых аналитических решений, описывающих поляритонное и плазмонное возбуждение поля в слоистых диэлектрических структурах наноразмерной толщины. Развита приближенная двумерная асимптотическая аналитическая теория возбуждения светового поля в плоском тонком диэлектрическом слое в условиях нарушенного полного внутреннего отражения, когда наклонно падающий гауссов пучок, падающий из треугольной призмы, возбуждает затухающее поле в воздушной прослойке между призмой и плоским диэлектриком.