Adaptive spatial resolution in Fourier modal method for 1D-periodic structures implemented as a coordinate transform based on the error function

Метод фурье-мод – один из наиболее развитых и широко используемых методов численного решения уравнений Максвелла, предназначенных для моделирования дифракции света на периодических структурах. Для улучшения сходимости метода используется так называемое адаптивное пространственное разрешение, реализованное в виде специального нелинейного преобразования координат. В настоящей работе предложена форма такого преобразования координат на основе функции ошибки (erf) для структур с одномерной периодичностью и продемонстрирована ее высокая эффективность. Fourier modal method is one of the most well-developed and widely used methods for the numerical solution of Maxwell's equations, intended for the simulation of the diffraction of light on periodic structures. In order to improve the convergence of the method, so-called adaptive spatial resolution implemented as a special nonlinear coordinate transformation is used. In the present work, a form of such a coordinate transformation based on the error function (erf) for structures with 1D-periodicity is proposed, and its high efficiency is demonstrated

Low-scattering Bragg gratings for surface plasmon polaritons

В работе на основе численного моделирования методом фурье-мод исследовались эффективность и потери на рассеяние и поглощение диэлектрических брэгговских решеток для поверхностных плазмонных поляритонов (ППП). Показано, что основной причиной снижения эффективности брэгговских рефлекторов является паразитное рассеяние ППП на ступеньках решетки. В качестве эффективного способа уменьшения рассеяния предлагается увеличение периода решётки при постоянном аспектном отношении, что позволяет увеличить коэффициент отражения более чем на 30%. Показано также, что использование двухслойной геометрии ступенек решётки позволяет увеличить отражательную способность ещё на 3,5%. In this work, diffraction efficiency and scattering and absorption losses in dielectric Bragg gratings for surface plasmon polaritons (SPP) are numerically studied using the Fourier modal method. We demonstrate that the main reason of low efficiency of such Bragg reflectors is the parasitic scattering of SPP at the grating ridges. As an efficient technique for decreasing the scattering losses, an increase in the grating period at fixed aspect ratio is proposed, which leads to a 30% increase in the reflector efficiency. We also show that the utilization of two-layer grating ridges makes it possible to increase the reflectivity by another 3.5%Работа выполнена при поддержке Федерального агентства научных организаций (соглашение No 007-ГЗ/Ч3363/26) и грантов РФФИ 17-47-630323 и 16-29-11683