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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 uVgA <*0  
    #eYYu2ND  
    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。 S(3h{Y"#  
    ubB1a_7  
    |gV~U~A]  
    概述 F+Kju2  
    OX.5o lb  
    yPmo1|'X>d  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 \2u7>fU!  
    •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。 &</)k|.A6\  
    •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。 ` u3kP  
    8T"L'{ggWB  
     qdQ4%,E[  
    1o5kP,)  
    衍射级次的效率和偏振     O=}w1]  
    C+\z$/q  
    "`K_5"F  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 =9,mt K~  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 UK OhsE  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 T} \>8EEG  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 1]>JMh%X9t  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 J4]"@0?6  
     T.De1 Q|  
    hcU^!mp  
    光栅结构参数 -0a3eg)Z*  
    7Vf XE/  
    =_&,^h@'3e  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 eAO@B  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 +Q"s!\5  
    •因此，选择以下光栅参数： R)d_0Ng  
    - 光栅周期：250 nm \>su97  
    - 填充系数：0.5 !rgXB(  
    - 光栅高度：200 nm v$`3}<3-  
    - 材料n1：熔融石英 "viZ"/ ~6  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） =l2 @'YQ  
     )%/ Ni^  
    %D-!< )z  
    E>@]"O)=M,  
    偏振状态分析 '3^_:E5y  
    Y".?j5f?  
    ?/}IDwuh  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 0<A*I{,4L  
    •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。 H1~9f {  
    •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。 'n{=`e(}cI  
    s4 , `  
     ZLaht(`+  
     Dt5AG  
    产生的极化状态 Nba1!5:M  
    0dx%b677d  
      pb<eg,  
    Ku6ndc  
     O 8l`1  
    其他例子 y2g)*T!m  
    o7tlkSZ  
    _ y'g11 \  
    •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。 aa]|  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Lz9|"F"V  
     =H-BsX?P  
    r 'ioH"=  
    ?/3{gOgI$`  
    光栅结构参数 1"A"AMZf  
    9~ V(wG  
    t`6~ ud>  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 =f=>buD  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 O~Jf"Ht  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 fuf' r>1n  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 uf )!SxT  
     Hm 0;[i  
    4d`f?8vS  
    光栅＃1  1A]   
    s7`2ky()kz  
     u<\Sf"fs  
    \= 6dF,V  
    3cqc<  
    •仅考虑此光栅。 W'zI~'K  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 6C_H0a/h&  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。  fsKZ  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 !':y8(Ou  
     ^6UE/4x!y  
    d<_IC7$u>  
    假设光栅参数： *[3tGiUJ  
    •光栅周期：250 nm _y[B/C,q  
    •光栅高度：660 nm BC%V<6JBu(  
    •填充系数：0.75（底部） Q:b>1  
    •侧壁角度：±6° /GP:W6:6z6  
    •n1：1.46 Wsw/ D  
    •n2：2.08 #FGj)pu  
     2ak*aI  
    光栅＃1结果 p?s[I)e  
    %Bnn\{Az  
    w`Cs,  
    •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。 UnTvot6~  
    •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。 )"bP]t^_  
    •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。     78'3&,+si  
    xCU pMB7  
    s9b+uUt%  
    `g'9)Xf4KT  
    光栅＃2 C%P"\>5@  
    F^DDN7AKH  
     DoEN`K\U  
     GZiN&}5e  
    yD^Q&1  
    •同样，只考虑此光栅。 Qv;^nj{\qV  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 d r=h;[Q'  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ' '|R$9\@  
    假设光栅参数： /n9,XD&)  
    •光栅周期：250 nm H3 |x  
    •光栅高度：490 nm y(6*)~Dh  
    •填充因子：0.5 78zwu<ET  
    •n1：1.46 mk`#\=GE  
    •n2：2.08     $gcC}tX  
    Hc-68]T  
    光栅＃2结果 ]%6XE)  
     D0p>Q^w  
    C1(0jUz  
    •同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 ^1+=HdN,  
    •相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 Z2{G{]EV(  
    •与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 3B ;aoejHm  
    )cRP6 =  
     D"s ]dQ$r  
    文件信息 ;LFs.Jc<  
    :}~B;s0M\  
     I#:4H2H6  
    }woNI  
     II}3w#r4  
    QQ：2987619807 $tca: b}Mk  
     
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