2.3　本章小結

周期性微光柵結構輻射特性的研究基于對Maxwell方程的求解。本章節給出了Maxwell方程及其本構方程，并對Maxwell方程描述的內容做了介紹。Maxwell方程描述了整個空間和時間范圍內電場和磁場的狀態及變化規律。求解Maxwell方程的方法有很多種，本章節著重介紹了嚴格耦合波分析法和時域有限差分法。嚴格耦合波分析法能夠快速并且精確地計算出簡單微結構的各級反射、吸收以及透射光譜；但是對于復雜微結構，嚴格耦合波分析法的計算量非常大，計算難度也大大增加。所以，在本文的研究中，嚴格耦合波分析法主要用于一維周期性光柵結構輻射特性的計算。時域有限差分法能夠非常輕易地解決各類復雜問題，并且計算精度很高；因此，在本文中時域有限差分法主要用于二維周期性光柵輻射特性的求解。為了保證本文采用的嚴格耦合波分析法和時域有限差分法的正確性，本章節對這兩種數值計算方法進行了驗證，結果表明一維嚴格耦合波分析法和二維時域有限差分法在垂直入射和斜入射下均能得到正確的結果。

由于表面微結構的尺寸效應，其會與入射電磁波發生一些耦合作用，產生異常的輻射現象。本文介紹了三種常見的異常輻射現象：表面等離子體激元、伍德異常和空腔諧振效應，并給出了預測各種異常現象出現位置的公式。表面等離子體激元出現在兩種介質的交界面，要能激發表面等離子體必須要滿足其中一種介質具有負介電常數或負磁導率的條件。伍德異常現象的出現對應于某一衍射級的形成或消失，其出現與否只取決于物體的結構和入射光的方向。空腔諧振效應是出現在狹縫中或者空腔中的電磁波耦合現象，空腔諧振效應會引起電磁場的增強和吸收率的增大。