(49-3) 02 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Об условии полного обратного отражения для дифракционной решетки на зеркале, работающей в геометрии Литрова
Е.А. Безус 1,2, Д.А. Быков 2,1, Л.Л. Досколович 2,1

1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34;
2 Институт систем обработки изображений, НИЦ «Курчатовский институт»,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151

  PDF, 855 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1528

Страницы: 362-368.

Аннотация:
Рассмотрены оптические свойства структуры, состоящей из дифракционной решетки, работающей в геометрии Литрова, плоскопараллельного диэлектрического слоя и зеркала, полностью отражающего падающее на него излучение. Получено условие, накладываемое на элементы матрицы рассеяния дифракционной решетки, при выполнении которого можно за счет выбора толщины диэлектрического слоя получить полное обратное отражение, т.е. направить всю энергию падающей волны в –1-й отраженный порядок дифракции. Результаты численного моделирования в рамках электромагнитной теории дифракции полностью подтверждают полученные теоретические результаты.

Ключевые слова:
дифракционная решетка, геометрия Литрова, брэгговское зеркало, –1-й порядок дифракции, метод фурье-мод.

Благодарности
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ Самарскому университету (проект FSSS-2024-0014, теоретическое исследование возможности получения нуля нулевого порядка дифракции) и государственного задания НИЦ «Курчатовский институт» (численное исследование примера дифракционной структуры).

Цитирование:
Безус, Е.А. Об условии полного обратного отражения для дифракционной решетки на зеркале, работающей в геометрии Литрова / Е.А. Безус, Д.А. Быков, Л.Л. Досколович // Компьютерная оптика. – 2025. – Т. 49, № 3. – С. 362-368. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1528.

Citation:
Bezus EA, Bykov DA, Doskolovich LL. On the condition of total backward reflection for a diffraction grating on a mirror operating in Littrow mounting. Computer Optics 2025; 49(3): 362-368. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1528.

References:
  1. Rittenhouse D. Explanation of an optical deception. Trans Amer Phil Soc 1786; 2: 37-42. DOI: 10.2307/1005164.
  2. Wood RW. On a remarkable case of uneven distribution of light in a diffraction grating spectrum. Proc Phys Soc London 1902; 18(1): 269-306. DOI: 10.1088/1478-7814/18/1/325.
  3. Hessel A, Oliner AA. A new theory of Wood’s anomalies on optical gratings. Appl Opt 1995; 4(10): 1275-1297. DOI: 10.1364/AO.4.001275.
  4. Loewen EG, Popov T. Diffraction gratings and applications. Boca Raton: CRC Press; 1997. ISBN: 9781315214849.
  5. Collin S. Nanostructure arrays in free-space: optical properties and applications. Rep Prog Phys 2014; 77(12): 126402. DOI: 10.1088/0034-4885/77/12/126402.
  6. Bonod N, Neauport J. Diffraction gratings: from principles to applications in high-intensity lasers. Adv Opt Photonics 2016; 8(1): 156-199. DOI: 10.1364/AOP.8.000156.
  7. Qiao P, Yang W, Chang-Hasnain CJ. Recent advances in high-contrast metastructures, metasurfaces, and photonic crystals. Adv Opt Photonics 2018; 10(1): 180-245. DOI: 10.1364/AOP.10.000180.
  8. Quaranta G, Basset G, Martin OJF, Gallinet B. Recent advances in resonant waveguide gratings. Laser Photonics Rev 2018; 12(9): 1800017. DOI: 10.1002/lpor.201800017.
  9. Khonina SN, Kapitonov YV. Simulation of the spatial distribution of scattered light under illumination of a resonant diffraction grating with structured light. Computer Optics 2023; 47(6): 927-937. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1404.
  10. Bykov DA, Bezus EA, Doskolovich LL. Coupled-mode theory for resonant gratings with a varying period. Computer Optics 2023; 47(3): 341-349. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1232.
  11. Svakhin AS, Sychugov VA, Tikhomirov AE. Efficient diffraction elements for TE-polarized waves. Sov Phys Tech Phys 1991; 36: 1038-1040.
  12. Svakhin AS, Sychugov VA, Tikhomirov AE. Diffraction gratings with high optical strength for laser resonators. Quantum Electron 1994; 24(3): 233-235. DOI: 10.1070/QE1994v024n03ABEH000060.
  13. Perry MD, Boyd RD, Britten JA, Decker D, Shore BW, Shannon C, Shults E. High-efficiency multilayer dielectric diffraction gratings. Opt Lett 1995; 20(8): 940-942. DOI: 10.1364/OL.20.000940.
  14. Shore BW, Perry MD, Britten JA, Boyd RD, Feit MD, Nguyen HT, Chow R, Loomis GE, Li L. Design of high-efficiency dielectric reflection gratings. J Opt Soc Am A 1997; 14(5): 1124-1136. DOI: 10.1364/JOSAA.14.001124.
  15. Tishchenko AV, Sychugov VA. High grating efficiency by energy accumulation in a leaky mode. Opt Quantum Electron 2000; 32(6-8): 1027-1031. DOI: 10.1023/A:1007055604507.
  16. Destouches N, Tishchenko AV, Pommier JC S. Reynaud S, Parriaux O, Tonchev S, Ahmed MA. 99% efficiency measured in the −1st order of a resonant grating. Opt Express 2005; 13(9): 3230-3235. DOI: 10.1364/OPEX.13.003230.
  17. Flury M, Tishchenko AV, Parriaux O. The leaky mode resonance condition ensures 100% diffraction efficiency of mirror-based resonant gratings. J Lightw Technol 2007; 25(7): 1870-1878. DOI: 10.1109/JLT.2007.899187.
  18. Popov E, Tsonev L, Maystre D. Gratings–general properties of the Littrow mounting and energy flow distribution. J Mod Opt 1990; 37(3): 367-377. DOI: 10.1080/09500349014550421.
  19. Li L. Internal mechanism of perfect-reflector-backed dielectric gratings to achieve 100% diffraction efficiency. J Opt Soc Am A 2024; 41(2): 252-260. DOI: 10.1364/JOSAA.511422.
  20. Moharam MG, Grann EB, Pommet DA, Gaylord TK. Formulation for stable and efficient implementation of the rigorous coupled-wave analysis of binary gratings. J Opt Soc Am A 1995; 12(5): 1068-1076. DOI: 10.1364/JOSAA.12.001068.
  21. Li L. Formulation and comparison of two recursive matrix algorithms for modeling layered diffraction gratings. J Opt Soc Am A 1996; 13(5): 1024-1035. DOI: 10.1364/JOSAA.13.001024.
  22. Khaleghi SSM, Karimi P, Khavasi A. On-chip second-order spatial derivative of an optical beam by a periodic ridge. Opt Express 2020; 28(18): 26481-26491. DOI: 10.1364/OE.399484.
  23. Xu H, Shi Y. Silicon-waveguide-integrated high-quality metagrating supporting bound state in the continuum. Laser Photonics Rev 2020; 14(6): 1900430. DOI: 10.1002/lpor.201900430.
  24. Bezus EA, Doskolovich LL, Soifer VA. Near-wavelength diffraction gratings for surface plasmon polaritons. Opt Lett 2015; 40(21): 4935-4938. DOI: 10.1364/OL.40.004935.
  25. Bezus EA, Doskolovich LL. Broadband mirrors for surface plasmon polaritons using integrated high-contrast diffraction gratings. Opt Express 2021; 29(3): 4022-4034. DOI: 10.1364/OE.415259.
  26. Bezus EA, Bykov DA, Doskolovich, LL. Integrated diffraction gratings on the Bloch surface wave platform supporting bound states in the continuum. Nanophotonics 2021; 10(17): 4331-4340. DOI: 10.1515/nanoph-2021-0352.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20