Full text of article: Russian language.

Abstract:
Magneto-optical (MO) properties of dielectric structure consisting of magnetized binary grating and magnetized homogeneous layer are investigated. The structure is magnetized in-plane perpendicularly to the grating slits. Rigorous modeling revealed a resonance MO effects determined by the relative change in the intensity of the transmitted or re?ected light when the sample is magnetized. The MO resonances exist both for TE- and for TM-polarization of incident wave. Structure dispersion curves are computed using the scattering matrix formalism. Magneto-optical effects are explained in terms of excitation of the structure eigenmodes, the positions of resonances are strictly described by structure dispersion curves. The variation of dispersion curves resulted from the structure magnetization is investigated. The eigenmode structures and the condition of the eigenmode excitation are examined. Classification of magneto-optical resonances based on excited mode configurations is proposed.

Key words: diffraction grating, magneto-optics, resonance, mode dispersion.

References:

1. Ebessen, T. W. Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays / T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, P. A. Wolff // Nature. - 1998. - Vol. 391, N. 6668. - P. 667-669.
2. Bonod, N. Total absorption of light by lamellar metallic gratings / N. Bonod, G. Tayeb, D. Maystre, S. Enoch, E. Popov // Opt. Еxpress. - 2008. - Vol. 16, N. 20. - P. 15431-38.
3. Popov, E. Comparison of plasmon surface waves on shallow and deep metallic 1D and 2D gratings / E. Popov, N. Bonod, S. Enoch // Opt. Express. - 2007. - Vol. 15, N. 7. - P. 4224-37.
4. Lemarchand, F. Increasing the angular tolerance of resonant grating filters with doubly periodic structures / F. Lemarchand, A. Sentenac, H. Giovannini // Opt. Letters. - 1998. - Vol. 23, N. 15. - P. 1149-1151.
5. Brundrett, D. L. Effects of modulation strength in guided-mode resonant subwavelength gratings at normal incidence / D. L. Brundrett, E. N. Glytsis, T. K. Gaylord, J. M. Bendickson // J. Opt. Soc. Am. A. - 2000. - Vol. 17, N. 7. - P. 1221-30.
6. Bezus, E. A. Diffraction gratings for generating varying-period interference patterns of surface plasmons / E. A. Bezus, D. A. Bykov, L. L. Doskolovich, I. I. Kadomin // Journal of Optics A: Pure and Applied Optics. - 2008. - Vol. 10, N. 9. - P. 095204.
7. Belotelov, V. I. Magnetooptical effects in the metal-dielectric gratings / V. I. Belotelov, L. L. Doskolovich, V. A. Kotov, E. A. Bezus, D. A. Bykov, A. K. Zvezdin // Optics Communications. - 2007. - Vol. 278, N. 1. - P. 104-109.
8. Bai, B. Polarization conversion in resonant magneto-optic gratings / B. Bai, J. Tervo, J. Turunen // New Journal of Physics. - 2006. - Vol. 8, N. 9. - P. 205.
9. Khanikaev, A. B. Anomalous faraday effect of a system with extraordinary optical transmittance / A. B. Kha­ni­ka­ev, A. V. Baryshev, A. A. Fedyanin, A. B. Gra­nov­sky, M. Inoue // Opt. Express. - 2007. - Vol. 15, N. 11. - P. 6612-6622.
10. Cho, M. H. Rigorous approach on diffracted magneto-optical effects from polar and longitudinal gyrotropic gratings / M. H. Cho, Y. Lu, J. Y. Rhee, Y. P. Lee // Opt. Express. - 2008. - Vol. 16, N. 21. - Pp. 16825-16839.
11. Belotelov, V. I. Optical properties of perforated metal-dielectric heterostructures magnetized in the plane / V. I. Belotelov, D. A. Bykov, L. L. Doskolovich, A. N. Kalish, A. K. Zvezdin // Physics of the Solid State. - 2009. - Vol. 51, N. 8. - P. 1656-1662.
12. Belotelov, V. I. Giant magneto-optical orientational effect in plasmonic heterostructures / V. I. Belotelov, D. A. By­kov, L. L. Doskolovich, A. N. Kalish, V. A. Kotov, A. K. Zvezdin // Optics Letters. - 2009. - Vol. 34, N. 4. - P. 398-400.
13. Tikhodeev, S. G. Quasiguided modes and optical properties of photonic crystal slabs / S. G. Tikhodeev, A. L. Yablonskii, E. A. Muljarov, N. A. Gippius, T. Ishihara // Phys. Rev. B. - 2002. - Jul. - Vol. 66, N. 4. - P. 045102.
14. Gippius, N. A. Optical properties of photonic crystal slabs with an asymmetrical unit cell / N. A. Gippius, S. G. Ti­kho­deev, T. Ishihara // Phys. Rev. B. - 2005. - Jul. - Vol. 72, N. 4. - P. 045138.
15. Gippius, N. A. The scattering matrix and optical properties of metamaterials / N. A. Gippius, S. G. Tikhodeev // Physics-Uspekhi. - 2009. - Vol. 52, N. 9. - P. 1027-1030.
16. Nevie?re, M. Electromagnetic resonances in linear and nonlinear optics: phenomenological study of grating behavior through the poles and zeros of the scattering operator / M. Nevie?re, E. Popov, R. Reinisch // J. Opt. Soc. Am. A. - 1995. - Vol. 12, N. 3. - P. 513-523.
17. Marquier, F. Resonant transmission through a metallic film due to coupled modes / F. Marquier, J.-J. Greffet, S. Collin, F. Pardo, J.-L. Pelouard // Opt. Express. - 2005. - Vol. 13, N. 1. - P. 70-76.
18. Collin, S. Strong discontinuities in the complex photonic band structure of transmission metallic gratings / S. Collin, F.Pardo, R. Teissier, J.-L. Pelouard // Phys. Rev. B. - 2001. - Jan. - Vol. 63, N. 3. - P. 033107.
19.  Višnovsky?, Š. Magneto-optic ellipsometry in exchange-coupled films / Š. Višnovsky?, K. Postava, T. Yamaguchi, R. Lo­pus­ník // Appl. Opt. - 2002. - Vol. 41, N. 19. - P. 3950-3960.
20. Zvezdin, A. K. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials / A. K. Zvezdin, V. A. Kotov. - IOP Publishing, Bristol and Philadelphia, 1997. - 386 pp.
21. Moharam, M. G. Formulation for stable and efficient implementation of the rigorous coupled-wave analysis of binary gratings / M. G. Moharam, E. B. Grann, D. A. Pom­met, T. K. Gaylord // J. Opt. Soc. Am. A. - 1995. - Vol. 12, N. 5. - P. 1068-1076.
22. Moharam, M. G. Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface-relief gratings: enhanced transmittance matrix approach / M. G. Moharam, D. A. Pommet, E. B. Grann, T. K. Gaylord // J. Opt. Soc. Am. A. - 1995. - Vol. 12, N. 5. - P. 1077-1086.
23. Li, L. Use of fourier series in the analysis of discontinuous periodic structures / L. Li // J. Opt. Soc. Am. A. - 1996. - Vol. 13, N. 9. - P. 1870-1876.

---

© 2009, ИСОИ РАН
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846 2) 332-56-22, факс: +7 (846 2) 332-56-20