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摘要 (-Qr.t_B` Od+nBJ
光栅结构广泛用于光谱仪,近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法(FMM),以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中,可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化,并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中,讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 j6dlAe &e3pmHp' +,zV
[\ 概述 @;X#/dZe 0C4Os p i.0d>G><@ •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 :0kKw=p1R •为此,如示意图所示,在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 %RIlu[J •为了在特定示例中讨论该主题,在第二部分中根据Passilly等人的工作(2008年)选择光栅配置和相应参数。 w$0*5n>) (7C$'T-ZK
|)OC1=As zgl$ n 衍射级次的效率和偏振 b( ~#CHg ~cf)wrP JYnyo$m/ •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 (\%J0kR3[ •该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 (@NW2 •在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。
0v|qP •因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 ]Na; b •特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 N>w+YFM
^ f[^.k$3d I2gSgv% 光栅结构参数 >@EwfM4[e {S`Rr/E|% |fY#2\)Yx •此处探讨的是矩形光栅结构。 XO5E-Nh •为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线。 y*E{X •因此,选择以下光栅参数: L>pSE'} - 光栅周期:250 nm c~= {A - 填充系数:0.5 JyePI:B&)j - 光栅高度:200 nm p\}!uS4 ( - 材料n1:熔融石英 Of#"nu - 材料n2:TiO2(来自目录) v8TNBsEL tILnD1q %reW/;)l{ zVis"g` 偏振状态分析 f\;f&GI ; hU9_e bYYjP.rcF •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 Yc5<Y-W •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 0R;`)V\^ •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 orFB*{/Z r;O?`~2'4
[6?x 6_M fVYv 2 产生的极化状态 88}0 4 oJZ0{^
D=B :tP &zPM#Q Q'[~$~&` 其他例子
9y*(SDF +!t *LSF <)+;Bg •为了不同状态之间接收高转换,在Passilly等人的工作中,研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 xOZvQ\% •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 7o-}86x# wKJK!P v%QCp )5TX3#=;(G 光栅结构参数 R(2MI}T n&8N`!^o xRF_'|e •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。
c70B •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 E8o9ufj3 •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 tfv@
)9 •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 (JiEV3GH
>P6U0 SNV;s, 光栅#1 ve4QS P !)c0
R~bLEo (; Zl 2Mu(GUe; •仅考虑此光栅。 U27ja|W^ •假设侧壁表现出线性斜率。 |h:3BV_ •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 =OR&,xt •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 l> >BeZ &jDRRT3 ,->
P+m5 假设光栅参数: Fh)YNW@ •光栅周期:250 nm )
|hHbD^V •光栅高度:660 nm 4;w#mzd •填充系数:0.75(底部) .|K\1qGW0 •侧壁角度:±6° 87nsWBe •n1:1.46 dRTpGz •n2:2.08 U9AtC.IG! (7v`5|'0 光栅#1结果 J1Y3>40 4 W+ nSv y)Lyo'` •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 /h@rLJ)o> •相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 Rh7=,=u •与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。 Sq2yQSd N?Ss/by8Sg i4
tW8Il X .S8vlb4z 光栅#2 n]btazM{ Fw;Y)y=O
+z\O"zlj W&^2Fb yDw^xGws •同样,只考虑此光栅。 L G9#D •假设光栅有一个矩形的形状。 II_MY#0X •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Xgm9>/y 假设光栅参数: o6;VrpaNi •光栅周期:250 nm &nZ.$UK< •光栅高度:490 nm )^'wcBod, •填充因子:0.5 >JhIRf •n1:1.46 Z8Clm:S •n2:2.08 YJwz*@l 6UJBE<ntj 光栅#2结果 e 3>k" KBGJB`D* k4 %> F •同样,左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果,由Passilly等人发表的结果如右图所示。 G,i%:my7 •相比之下,这两张图再次表现出非常好的匹配,尤其是图的轨迹。 ,K[B/tD{j •与参考相比,光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 ^SRa!8z$W z'X_s.9F
8JAT2a61ur 文件信息 #$%gs] -.WVuc`
-/&6}lD `o*g2fW! Dy^4^ J5+ QQ:2987619807 3/@'tLtN
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