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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-09-01
    摘要 OKj\>3  
    $z5C+K@  
    光栅结构广泛用于光谱仪,近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法(FMM),以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中,可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化,并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中,讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 A9Pq}3U  
    3cNr~`7  
    JiXN"s^mcb  
    概述 Z%SDN"+'g  
    Cs,t:ajP  
     xG'F  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 9om}j  
    •为此,如示意图所示,在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 wNh\pWA  
    •为了在特定示例中讨论该主题,在第二部分中根据Passilly等人的工作(2008年)选择光栅配置和相应参数 sd*NY  
    w'mn O'%  
    [LbCG  
    wc}4:~  
    衍射级次的效率和偏振
    Oek$f,J-  
    )Q|sW+AF  
    Rp}Sm,w(  
    •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 xP'"!d4^i  
    •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。 Xcg+ SOB  
    •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)。 &>ykkrY  
    •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。 "`[4(j  
    •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。 WxtB:7J  
    C3K")BO!  
    """eU,"  
    光栅结构参数 nfE4rIE4  
    <*ME&c gh4  
    1{h,LR  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 Cv]$w(k  
    •为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线 bHz H0v]:  
    •因此,选择以下光栅参数: Wr4Ob*2iD  
    - 光栅周期:250 nm irGgo-x  
    - 填充系数:0.5  LD}<|  
    - 光栅高度:200 nm gy5R"_MU  
    - 材料n1:熔融石英 -}H EV#ev  
    - 材料n2:TiO2(来自目录) {iTA=\q2O  
    -{$L`{|G  
    qa?0GTAS  
    u#$sO;8s  
    偏振状态分析  ;W@  
    :HH3=.qAp`  
    aR%E"P-6l  
    •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 OX{2@+f#  
    •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 v-B&"XGy:  
    •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 ^'hh?mL  
    H4ancmy  
    j[:Iu#VR  
    |vh{Kb@  
    产生的极化状态 @$o^(my  
    g+KuK`\N%  
    9aY}+hgb#  
    z'k@$@:0XD  
    '77Gg  
    其他例子 "!PN+gB  
    z?C& ,mv  
    zj#8@gbh+  
    •为了不同状态之间接收高转换,在Passilly等人的工作中,研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 7JLjA\k  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 BPypjS0?8  
    \7 *"M y*  
    e/<'HM T  
    p+xjYU4^C  
    光栅结构参数 j\uPOn8k  
    g6;a2  
    `4t*H>:y  
    •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 Y;>D"C..  
    •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 DG 6W ^  
    •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 :qK^71gz  
    •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 dZ,~yV  
    GFYHt!&[\  
    x:`"tJa  
    光栅#1 K,f- w2!  
    H>|*D~RdT  
    '/<f'R^  
    b|u0a6  
    @-aMj  
    •仅考虑此光栅。 e!1am%aE  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 f^@D uI  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 b("M8}o  
    •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 RH0J#6C/  
    lQf38u||  
    eq7>-Dmi@  
    假设光栅参数: >~rytg]f  
    •光栅周期:250 nm M1e79p<  
    •光栅高度:660 nm YiTVy/  
    •填充系数:0.75(底部) n]v,cfn/=<  
    •侧壁角度:±6° Cg];UB}k  
    •n1:1.46 GvT ~zNd  
    •n2:2.08 "Rr650w[  
    G[a&r  
    光栅#1结果 KDJ-IXoU  
     [?moS!  
    lVo}DFZ  
    •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 ]}>uvl^l  
    •相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 71OQ?fc  
    •与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。
    *dX 7  
    G q2@37U  
    xcE<|0N :  
    LAU\.d  
    光栅#2 x\'95qU  
    |&AZ95v   
    HkdBPMs79  
    Ks\\2$Cm7  
    ,?`Zrxe[  
    •同样,只考虑此光栅。 H{VJ S Jc{  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 ,*d<hBGbh  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 _?c7{  
    假设光栅参数: C=<PYkt,L  
    •光栅周期:250 nm {# Vp`ji  
    •光栅高度:490 nm {6gY6X-R  
    •填充因子:0.5 SuFGIb7E  
    •n1:1.46 X.J$ 5b  
    •n2:2.08
    th`pf   
    aW;DfH  
    光栅#2结果 &a?k1R>  
    K)s{D ] B  
    Q;y)6+VU4  
    •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。 cX4I+Mf  
    •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。 3D2i32Y@!  
    •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。 Wr;9Mz&{  
    u/(~ew I  
    v)%0`%nSR  
    文件信息 0^ >b=a  
    4O:y ?D/e  
    ,<!v!~Iy  
    `xF^9;5mi  
    *`~]XM@H  
    QQ:2987619807 eizni\  
     
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