Особенности дифракции света в упорядоченном монослое сфер

Исследованы структура и оптические дифракционные свойства монослоев монодисперсных сфер, кристаллизованных на прозрачных диэлектрических подложках. Рассмотрены два типа дифракционных явлений: поверхностная дифракция света на решетке сфер и волноводные резонансы в плоскости монослоя. Для экспериментального исследования этих явлений измерены оптические спектры ретроотражения и пропускания в зависимости от угла падения света и азимутальной ориентации плоскости падения. Найдено количественное совпадение между структурой монослоя, определенной методами сканирующей электронной микроскопии и дифракции света. Сделан вывод о применимости одномерной дифракции Фраунгофера для описания поверхностной дифракции в гексагональной решетке сфер. В случае наклонного падения света найдена анизотропия спектров дифракции и пропускания в зависимости от ориентации плоскости падения света относительно решетки сфер и линейной поляризации падающего света. Волноводные резонансы плоского двумерного фотонного кристалла аппроксимированы в рамках модели дифракции света в “пустой” гексагональной решетке. Наилучшая аппроксимация дисперсии волноводного резонанса достигнута при использовании зависящего от длины волны эффективного показателя преломления. Продемонстрировано подавление поверхностной дифракции волноводными резонансами фотонного кристалла. Порядки поверхностной дифракции идентифицированы как дифракция в особых точках зон Бриллюэна плоского двумерного фотонного кристалла.