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    [推荐]衍射级次偏振状态的研究 [复制链接]

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    科学家
     
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-09-01
    摘要 yf&_l^!  
    q6pHL  
    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。 3Iqvc v  
    !D F~]&  
    k6"(\d9o  
    概述 h[u@UGK%  
    qv(3qY  
    Pl=)eq YY  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 7HVENj_b+M  
    •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。 eyh}O  
    •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。 iDcTO}  
    @k{q[6c2 n  
     CKH mJ]=  
    oUn+tu:  
    衍射级次的效率和偏振     LpY{<:y  
    -ysNo4#e&  
    Ej)7[  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 3\4e{3$  
    •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。 cz,CL/rno  
    •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）。 p@O Ip  
    •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。 ]d[e  
    •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。 TgjjwcO Y  
     >yKz8SV#  
    g4k3~,=D3  
    光栅结构参数 C9?mxa*z  
    I'BHNZO5tf  
    %\HE1d5;  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 ilQ}{p6I  
    •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。 qCI7)L`  
    •因此，选择以下光栅参数： qpFxl  
    - 光栅周期：250 nm C-S>'\ |8  
    - 填充系数：0.5 lx4p Tw1  
    - 光栅高度：200 nm 0?oL zw&  
    - 材料n1：熔融石英 y;CX )!8  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） _cJ)v/]  
     "P?O1  
    59{X;  
    ECi;o1hda  
    偏振状态分析 3#$X  
    *Sdx:G~gp  
    N$e mS  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 '*L6@e#U  
    •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。 w>cqsTq  
    •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。 #8M?y*<I  
    CR23$<FC  
     l0^cdl-  
    vu@.;-2E%  
    产生的极化状态 f6K.F  
    .-iW T4Dn  
     7'e sJ)2  
    ^%zhj3#  
     L,.~VNy-  
    其他例子 _p4]\LA  
    wdP(MkaV  
    L(C`<iE&3  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 Dfzj/spFV  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 +@^);b6  
     v[|W\y@H/3  
    ^wWbW&<Tg  
    yIn$ApSGY  
    光栅结构参数 +'c+X^_  
    @k h<b<a4  
    fWq*Op.]c  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 sw}O g`U  
    •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。 QPB,B>Z  
    •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。 _rB,N#{2R=  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 5z 0VMt  
     +={K -g7U  
    YhV<.2^k  
    光栅＃1 qJ`:$U  
    \\\8{jq  
     MAkr9AKb,  
    R`c[ ?U  
    K [DpH&  
    •仅考虑此光栅。 RV  V`  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 KWY_eY_|  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 0)Ephsw  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 MBg[hu%  
     :1UMA@HP  
    ecs 0iW-,  
    假设光栅参数： )pHlWi|h  
    •光栅周期：250 nm z5$Q"Y.D  
    •光栅高度：660 nm kd^H}k  
    •填充系数：0.75（底部） o:Kw<z,$H  
    •侧壁角度：±6° U&WEe`XM  
    •n1：1.46 '+_>PBOc  
    •n2：2.08 x ']'ODs  
     `5@F'tKQ  
    光栅＃1结果 5_'lu  
    {V6pC  
    d)vP9vXy  
    •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。 b`-|7<s  
    •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。 ia'z9  
    •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。      eo9/  
    V#dga5*]  
    vO1; ;  
    \i_E}Ii0  
    光栅＃2 :/|"db&`  
    4c< s"2F  
     QnVr)4"  
     VdK%m`;2  
    3>1^$0iq  
    •同样，只考虑此光栅。 W\kli';jyC  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 Y'|,vG  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 xW`y7Q}p  
    假设光栅参数： z/{X{+Z  
    •光栅周期：250 nm e7U\gtZ.  
    •光栅高度：490 nm v~Q'm1!O4\  
    •填充因子：0.5 uAPVR  
    •n1：1.46 N;|^C{uz  
    •n2：2.08     ~'_cBJ 'XD  
    B}d&tH2^s  
    光栅＃2结果 w2nReB z  
     06pvI}   
    @zg}x0]  
    •同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 tON>wmN  
    •相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 ls@]%pz.1d  
    •与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 ^OY]Y+S`Ox  
    2cYBm^o|x  
     W r/-{Wt  
    文件信息 s7Agr!>f  
    C.jWT1  
     :k/Xt$`  
    Z[. M>|  
     EG>?>K_D  
    QQ：2987619807 92DM1~ *  
     
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