Высокоэффективные методы расчета и оптимизации дифракционных оптических элементов с субволновыми деталями и сложных композитных оптических структур

В связи с современной миниатюризацией оптических компонент, а также с непрерывно возрастающими возможностями технологического производства сложных элементов дифракционной и интегральной оптики на субволновых масштабах, все чаще возникают задачи строгого и при этом быстрого расчета оптических свойств таких элементов. При этом до сих пор проектирование дифракционных элементов зачастую осуществляется с помощью приближенных методов дифракции, не позволяющих выполнять точную корректировку волновых амплитуд и фронтов. Это связано с тем, что строгие методы решения уравнений Максвелла, реализованные в большинстве коммерческих продуктов, имеют слишком большую вычислительную сложность, чтобы их применять для массивной оптимизации микро- и наноструктурированных оптических элементов с большой апертурой. В предыдущих работах нами был развит численный метод обобщенных источников для строгого решения задачи дифракции на периодических структурах, который принципиально позволяет достичь производительности моделирования, сравнимой с производительностью, получаемой при применении приближенных методов. Целью данного проекта является дальнейшая разработка метода, а именно, развитие подходов для строгого расчета глубоких (несколько десятков длин волн) высококонтрастных дифракционных элементов с периодами в десятки длин волн, разработка метода расчета периодических в трех измерениях структур на основе строгих решений, получаемых для двумерных решеток, разработка компьютерных программ для проведения расчетов на графическом кластере и анализ возможностей метода при использовании подобных кластеров, разработка общих подходов к представлению сложных геометрий структур в методе. Также в рамках проекта предполагается применение разработанных методов для исследования поверхностных волн на границах трехмерных композитных структур, эффективно проявляющих анизотропные свойства.