Метод моделирования характеристик поглощающих слоистых интерференционных резонаторов

Построение математических моделей как резонансных систем со структурными и материальными параметрами, так и окружающей их среды на основе экспериментальных измерений оптических спектров, широко используется, например, в оптической сенсорике, фильтрации, спектроскопии. В сенсорике или инфракрасной спектроскопии актуальной задачей является оценка поглощения в сплошных средах, при этом, чем меньше характерные размеры структур, тем менее точной она является. В настоящей работе рассматривается возможность применения слоистых диэлектрических и металлодиэлектрических резонансных структур, допускающих возбуждение интерференционных мод, для исследования поглощения в материалах. Традиционно, взаимосвязь между спектральными значениями и параметрами слоистых диэлектрических и металлодиэлектрических структур определяется численной аппроксимацией зарегистрированных спектров. Для аналитического описания и интерпретации резонансных эффектов в спектрах резонансных структур используются подходы теории связанных мод, которые, однако, не раскрывают условия возбуждения собственных мод. Для описания влияния оптических и геометрических параметров интерференционных структур, допускающих возбуждение волноводных, Фабри-Перо, симметричных и антисимметричных плазмонных нормальных мод, на характеристики резонансного профиля в настоящей работе разработан математический метод моделирования оптических характеристик поглощающих слоев интерференционных резонаторов на основе изменения условий возбуждения их собственных мод. В рамках разработанного метода дисперсионные соотношения, описывающие поведение постоянных распространения интерференционных мод, используются для получения аналитических выражений, связывающих отдельные параметры слоистых резонансных систем. Разработанный метод позволяет осуществлять оценку материальных характеристик исследуемых сред без необходимости итеративной аппроксимации спектров.