Diffraction Analysis of Multi-layered Grating Structures using Rigorous Equivalent Transmission-Line Theory

The eigenvalue problems involving the diffraction of waves by multi-layered grating configurations can be explained by rigorous modal expansion terms. Such a modal solution can be represented by equivalent transmission-line networks, which are generalized forms of simple conventional circuits. This approach brings considerable physical insight into the grating diffraction process of the fields everywhere. In particular, the transmission-line representation can serve as a template for computational algorithms that systematically evaluate dispersion properties, radiation effects and other optical characteristics that are not readily obtained by other methods. To illustrate the validity of the present rigorous approach, the previous research works are numerically confirmed and the results agree well each other.

정확한 등가 전송선로 이론을 사용한 다층 격자 구조의 회절특성 분석

다층 격자구조에서 전파하는 평면파들의 회절특성을 나타내는 고유치 문제는 모드 확장 원리에 의하여 정확하게 설명할 수 있다. 그런 모드 확장 원리들에 의존하는 모드 해들은 간단한 회로이며 일반적인 형태인 등가 전송선로 망에 의하여 분석할 수 있다. 이 해석법은 어떤 조건에서든 필드들의 격자 회절과정에 대한 상당한 물리적 직관성을 제공하는 해석적인 특성을 준다. 특히, 등가 전송선로 망은 다른 해석법들에서 해석적으로 구할 수 없는 회절 격자구조의 산란특성, 방출효과 그리고 다른 광학적 특성들을 체계적으로 평가하기 위한 컴퓨터 알고리즘의 템플릿으로서 사용될 수 있다. 본 논문에서 제안한 정확한 해석법의 타당성을 입증하기 위하여 앞서 연구한 논문들의 결과를 수치해석적으로 비교 분석하였다. 그 결과 본 논문에서 얻은 내용과 잘 일치함을 확인할 수 있었다.