Экономичные методы расчета задач нанооптики слоистых сред

Интегральная фотоника – это направление оптики, посвященное исследованию наноразмерных устройств, которые позволяют управлять излучением в ближнем ИК- и видимом диапазоне. Оптические наноструктуры могут быть основной многих перспективных технических систем: детекторов, логических элементов, модуляторов, волноводов, элементов оптической вычислительной техники и т.д. Большинство реальных задач является принципиально нестационарными, то есть электромагнитное поле содержит не одну частоту, а спектр частот. Важную роль при разработке наноразмерных устройств играет прямое численное моделирование, т.е. решение системы уравнений Максвелла. Задачи нанооптики представляют значительные трудности для численного расчета. Во-первых, в таких задачах всегда имеются границы раздела, на которых электромагнитные поля претерпевают излом либо разрыв. Во-вторых, многие актуальные материалы (кремний, германий и др.) являются диспергирующими, т.е. их показатель преломления зависит от частоты. Эти трудности удалось преодолеть в недавно предложенных методах: бикомпактных схемах и методе спектрального разложения. Данный проект посвящен дальнейшему развитию этих подходов. На их основе будут построены новые численные методы, применимые к значительно более широкому классу задач. Будут проведены расчеты конкретных задач, имеющих большое значение для перспективных экспериментальных исследований и разработки новых технических систем. Целью этих расчетов является повышение эффективности устройств нанофотоники и исследование ряда фундаментальных эффектов.