Пространственное распределение световых полей в коническом кремниевом волноводе

Исследовано пространственное распределение монохроматических световых полей в кремниевом оптическом волноводе, сужающемся до субволновых размеров. Проведено теоретическое рассмотрение для собственных волн электрического типа с низшим индексом (TM₀₁-модa) в конусе с идеально отражающими металлическими стенками, заполненном поглощающей свет средой. Для среды с комплексной диэлектрической проницаемостью получены точные формулы и асимптотические выражения, определяющие пространственные зависимости плотностей электрической и магнитной энергии поля внутри конуса. Проанализировано поведение поля на выходе волновода при диаметре апертуры, достигающем ~1/30 длины волны. Основное внимание уделено расчетам коэффициентов пропускания волновода, которые проведены для широкого набора его геометрических параметров в области длин волн 400–830 нм. Установлено, что использование кремния вместо стекловолокна позволяет значительно увеличить плотность световой энергии на выходе оптического зонда как в ИК, так и в видимой областях спектра.