Расчет и моделирование дифракционных структур для формирования двумерных интерференционных картин поверхностных электромагнитных волн
Безус Е.А., Досколович Л.Л.

Институт систем обработки изображений РАН,
Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва
(национальный исследовательский университет) (СГАУ)

Аннотация:
Рассмотрено формирование двумерных интерференционных картин поверхностных электромагнитных волн с помощью трехмерной дифракционной структуры, состоящей из дифракционной решетки и металлического слоя. Дифракционная решетка предназначена для преобразования падающей волны в набор поверхностных электромагнитных волн, формирующих двумерную интерференционную картину на нижней границе металлического слоя. В аналитическом виде проведен анализ структуры интерференционных картин. Моделирование в рамках электромагнитной теории показывает возможность формирования контрастных интерференционных картин с периодом, в 2,5–3,5 раза меньшим длины волны. Вид рассчитанных картин совпадает с аналитически полученными оценками. Интенсивность поля в интерференционных максимумах на порядок превышает интенсивность падающей волны. Рассмотрены способы управления конфигурацией и периодом интерференционной картины за счет изменения поляризации и длины волны падающего излучения.

Ключевые слова:
дифракция, дифракционная решетка, фотолитография, интерференционная картина, поверхностная электромагнитная волна.

Литература:

Blaikie, R.J. Evanescent interferometric lithography / R.J. Blaikie, S.J. McNab // Applied Optics. — 2001. — Vol. 40(10). — P. 1692–1698.
Luo, X. Surface plasmon resonant interference nanolithography technique / X. Luo, T. Ishihara // Appl. Phys. Letters. — 2004. — Vol. 84(23). — P. 4780–4782.
Luo, X. Subwavelength photolithography based on surface-plasmon polariton resonance / X. Luo, T. Ishihara // Opt. Expr. — 2004. — Vol. 12(14). — P. 3055–3065.
Martinez-Anton, J.C. Surface relief subwavelength gratings by means of total internal reflection evanescent wave interference lithography / J.C. Martinez-Anton // J. Opt. A.: Pure Appl. Opt. — 2006. — Vol. 8. — P.213–218.
Jiao, X. Numerical simulation of nanolithography with the subwavelength metallic grating waveguide structure / X. Jiao [and other] // Opt. Expr. — 2006. — Vol. 14. — P. 4850–4860.
Doskolovich, L. L. Nanoscale photolithography by means of surface plasmons interference / L. L. Doskolovich [and other] // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. — 2007. — Vol. 9. — P. 854–857.
Bezus, E.A. Diffraction gratings for generating varying-period interference patterns of surface plasmons / E.A. Bezus, [and other] // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. — 2008. — Vol. 10. — P. 095204.
Безус, Е.А. Формирование интерференционных картин поверхностных электромагнитных волн с изменяемым периодом с помощью дифракционных решеток / Е.А. Безус, [и др.] // Компьютерная оптика, — 2008. — Т. 32, № 3. — С. 234–237.
Liu, Z.W. Surface plasmon interference nanolithography / Z.W. Liu, Q.H. Wei, X. Zhang // Nano Lett. — 2006. — Vol. 5. — P. 957–962.
Chua, J.K. Four beams evanescent waves interference lithography for patterning of two dimensional features / J.K. Chua, [and other] // Opt. Expr. — 2007. — Vol. 15. — P. 3437–3451.
Murukeshan, V.M. Nano-scale three dimensional surface relief features using single exposure counterpropagating multiple evanescent waves interference phenomenon / V.M Murukeshan, [and other] // Opt. Expr. — 2008. — Vol. 16. — P. 13857–13870.
Li, L. New formulation of the Fourier modal method for crossed surface-relief gratings / L. Li // J. Opt. Soc. Am. A. — 1997. — Vol. 14. — P. 2758–2767.