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摘要 EnfSVG8kB8 $osDw1C 光栅结构广泛用于光谱仪,近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法(FMM),以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中,可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化,并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中,讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 =k&'ft -lLq) h],_1!0 概述 q`qbaX\J3 uS<&$JH okfhd{9 •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 .Z9Bbab: •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。 ^#_@Kq%th •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。 38JvJR yK} .PF~8@1ju
k2O==IG]6 y5oiH 衍射级次的效率和偏振 6LUB3;g7 M<Eg<* R{Cj]:Ky •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 6R"& !.ZF •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。 HbV[L)zYG •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)。 %/~Sq?f-9@ •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。 RD,`D! •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。 {:!*1L
+AXui|mn 6$`8y,TMSt 光栅结构参数 hoPCbjkov 3rOv j&2 o2&mhT •此处探讨的是矩形光栅结构。 9'T
nR[> •为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线。 Dy0RZF4_ •因此,选择以下光栅参数: ql^n=+U - 光栅周期:250 nm PYW~x@]k%, - 填充系数:0.5 l8jm7@.E - 光栅高度:200 nm &@nI(PXv - 材料n1:熔融石英 W!htCwnkF - 材料n2:TiO2(来自目录) kOeW,:&65 !$Nh:(>: Wc#4%kT 1;S@XC> 偏振状态分析 O*T(aM3r jIg]?4bW[ arRbq!mO •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 ?>DN7je •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。 E%2]c?N5 •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。 qy/xJ>: kpLDK81I
+<&_1%5+ `Z0FQ( r_ 产生的极化状态 <U$x')W 1Sx2c
bRfac/:} |!,;IoZ 'HzF/RKh 其他例子 /*i[MB 2old})CLJ :)p\a1I[* •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。 RG0kOw0 •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 2.qEy6 *3d+ !#;rG O,x[6P54P ?^n),mR 光栅结构参数 Vo"Wr>F kZ>_m&g #~BsI/m •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 SFv'qDA •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。 2Jo|]>nl}u •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。 [0qe ?aI •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 TkBHlTa"=
Y 3h`uLQ kUGOkSP8[ 光栅#1 S6Y2(qdP Gh>&+UA'$1
[MhKR }a \|&KD g[';1}/B4 •仅考虑此光栅。 {bHUZen
•假设侧壁表现出线性斜率。
4A"3C •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 jVi>9[rz •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 fG9 ;7KG 4PjC[A* i'V(" 假设光栅参数: =gNPS0H •光栅周期:250 nm FJ,"a%m/Q •光栅高度:660 nm /9ctmW1!< •填充系数:0.75(底部) _Z7`tUS-j •侧壁角度:±6° YLJ^R$pi •n1:1.46 7zM9K+3L •n2:2.08 z_93j3# ~(nc<M[ 光栅#1结果 VKV
:U60 VWq]w5oQO dq,j?~ _} •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。 B6=?Qp/f •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。
b:Z&;A|"{ •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。 0FSNIPx J0V`sK v5>A1\ <Pzy'9 光栅#2 'X<4";$mU WP2=1"X63
IjGPiC @}=(4% G %'xEr0n •同样,只考虑此光栅。 cbN;Kv?ak} •假设光栅有一个矩形的形状。 XNgcBSD •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 +F-EgF+J 假设光栅参数: !O,Sq/=. •光栅周期:250 nm SQ_Je+X •光栅高度:490 nm pO_IUkt •填充因子:0.5 #x;,RPw5 •n1:1.46 wA\5-C7j •n2:2.08 |lt]9>| q3AqU?f 光栅#2结果 6<EGH*GQ$ h5SJVa 7:,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。 D"J',YN$ •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。 +$|fUn{ •与参考相比,光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 AHRJ7l;a M@#T`aS
D"rbQXR7$ 文件信息 MB!9tju ;-6-DEL
u<Y#J,p`e W#S82 y(o)}m*0 QQ:2987619807 GlnO8cAB
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