Отражение TE поляризованного гауссова пучка от слоистой структуры в условиях резонансного возбуждения волноводных мод

Рассмотрена задача об отражении TE поляризованного гауссова светового пучка от слоистой структуры в условиях резонансного возбуждения волноводных мод с использованием призмы полного внутреннего отражения. На основе спектрального подхода получены аналитические выражения для длин пробега мод, ширин и глубин m-линий (резких и узких минимумов в угловой зависимости коэффициента зеркального отражения) в зависимости от параметров структуры. Показано, что в случае слабой связи, когда длины пробега волноводных мод l_m определяются, в основном, коэффициентом экстинкции в пленке, глубина m-линий растет с номером моды m. В случае сильной связи, когда l_m определяются, главным образом, излучением мод в призму, глубина m-линий уменьшается с ростом m. Исследовано изменение формы отраженного от слоистой структуры гауссова пучка, обусловленное перекачкой энергии из падающего пучка в волноводную моду, которая распространяется вдоль структуры на расстояние l_m, излучается в направлении зеркального отражения и интерферирует с частью пучка, отраженного от рабочей грани призмы. Показано, что эта интерференция может приводить к возникновению осцилляций интенсивности поля вблизи m-линий. Дан анализ различных методик определения параметров тонкопленочных структур, включая измерение модовых углов θ_m и формы отраженного пучка. В основе методик лежит одновременное возбуждение нескольких волноводных мод в пленке сильно сфокусированным монохроматическим гауссовым пучком, поперечная ширина которого в перетяжке много меньше длины пробега мод. В качестве примера использования этих методик определены показатель преломления и толщина пленки монооксида кремния на кварцевой подложке на длине волны 633 нм.