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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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    离线infotek
    科学家
     
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    光币
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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 eA4D.7HDK  
    /TpTR-\I0  
    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。 Z\nDR|3  
    <N vw*yA  
    bTum|GWf  
    概述 ]I\GnDJ^  
    sF {,n0<8  
    4-yK!LR  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 L!cOg8Z  
    •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。 G,)zn9X  
    •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。 e=0]8l>\V  
    2<@2_wSJ  
     ,&_H  
    XQy`5iv  
    衍射级次的效率和偏振     1p}Wj*mc  
    ;:6\w!fc  
    f7x2"&?vg  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 7_I83$p'  
    •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。 Ek L2nI  
    •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）。 w5%Yi {  
    •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~C'1C&W  
    •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。 `dZ|Ko%k  
     >of34C"DI  
    Pu3oQDldV  
    光栅结构参数 &*v\t\]  
    s)E  \  
    g+#awi7  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 MKBDWLCB  
    •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。 &&&-P\3  
    •因此，选择以下光栅参数：  pQiC#4b  
    - 光栅周期：250 nm a:cci?cb  
    - 填充系数：0.5 bT ,_=7F  
    - 光栅高度：200 nm pl]|yIZ  
    - 材料n1：熔融石英 yD3}USw  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） ~XOmxz0  
      lbHgxZ  
    yNvAT>H  
    ,Wlt[T(.;  
    偏振状态分析 )]P(!hW.  
    1&MCS%UTL  
    a}UmD HS-  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 \|,| )  
    •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。 ;C@mT;hR  
    •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。 1=)M15  
     (Q8!5s  
     p\&O;48=  
    hE&6;3">  
    产生的极化状态 =%W:N|k  
    p{w-  
     flmQNrC.8  
    'I$FOH   
     V%8(zt  
    其他例子 \W*L9azr  
    Dj\nsc@e3  
    H!IVbL`a{  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 pAy4%|(  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ^-"Iw y  
     b? ); D  
    X)3(.L  
    @62,.\F  
    光栅结构参数 >Z!!`0{  
    ;E.]:Ia~  
    _LaG%* R6  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 KfiSQ!{  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 ;I4vPh5Q  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 K%J?'-  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 *)E${\1'<  
     Jpapl%7v  
    {[!<yUJ`S#  
    光栅＃1 ^C'S-2nGH  
    +pR,BjY  
     lx|Aw@C3~  
    On*I.~  
    @;4;72@O  
    •仅考虑此光栅。 30sJ"hF9  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 V#ELn[k  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 VEgtN}  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 6m_mma_,&  
     ]yPK}u  
    rDWAZ<;;  
    假设光栅参数： ;oOTL'Vu  
    •光栅周期：250 nm ~0p8joOH  
    •光栅高度：660 nm vqeH<$WHvy  
    •填充系数：0.75（底部） !,`'VQw$  
    •侧壁角度：±6° hju^x8 ,=m  
    •n1：1.46 cp Ot?XYR~  
    •n2：2.08 X~r9yl>  
     %E_Y4Oe1  
    光栅＃1结果 ;U(]#pW!t  
    )E.AY  
    TQ(q [:>  
    •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。 eke[{%L  
    •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。 HgY@M  
    •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。     \ *t\=4  
    ,!{8@*!=s  
    ZH Q?{"  
    .+9*5  
    光栅＃2 ??/bI~Sd  
    q1VKoKb6\:  
     +v B}E  
     RnH?95n?{  
    L/u|90) L  
    •同样，只考虑此光栅。 d#T5=5 #  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 No7-fX1B  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 J2Dn  
    假设光栅参数： c[-N A  
    •光栅周期：250 nm |.c4y*  
    •光栅高度：490 nm UCVYO. 9"  
    •填充因子：0.5 "pDU v^ie  
    •n1：1.46 I2/am8!u%  
    •n2：2.08     Ar>B_*dr  
    9?\cm}^?  
    光栅＃2结果 E3'I;  
     xo@1((|z  
    )x!q;^Js9A  
    •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。 `<tRfl}qs  
    •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。 h{)m}"n<R  
    •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。 ajycYk9<m  
    :P-H8*n""  
     |cC3L09  
    文件信息 &n1Vv_Lb  
    M5 VW1Ns  
     Hdyl]q-(P  
    r^Ra`:ca  
     5mAb9F8@  
    QQ：2987619807 x;W!sO@$  
     
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