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    [分享]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: 2021-05-06
    摘要 DRH'A!r!  
    u9TzZ  
    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。 +68+PhHF  
    W3^zIj  
    BX@pt;$ek7  
    概述 V -q%r  
    F0@Qgk]\  
    {F'Az1^I=  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 6exRS]BI  
    •为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 CD^CUbGk  
    •为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 Vo #:CB=8  
    7SBM^r}  
     |J:$MX~  
    Uh>.v |P6  
    衍射级次的效率和偏振     )8[ym/m  
    D+f'*|  
    ddo ST``G  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。  M{] e5+  
    •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。 . 3Gn ZR,L  
    •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）。 kGpV;F==*  
    •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。 UE^D2u  
    •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。 W@l+ciZ_  
     yc*<:(p  
    ?$3r5sx  
    光栅结构参数 6^Ph '  
     VJ3hC[  
    +W6Hva.  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 ;P3>>DZ  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 L{=l#vu  
    •因此，选择以下光栅参数： WNhbXyp_  
    - 光栅周期：250 nm lY.B  
    - 填充系数：0.5 CoJ55TAW  
    - 光栅高度：200 nm xS"$g9o0  
    - 材料n1：熔融石英 p"KU7-BfvC  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） nB=0T`vQ  
     )7W6-.d  
    U| 8[#@r  
    )%s +?  
    偏振状态分析 )!cI|tovs  
    |=\91fP68`  
    .8]Y-  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 X:Q$gO?[4  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 Y&s2C%jT  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 6)ycmu;!$  
    qbXz7s*{  
     u yFn}y62  
    Te;gVG*  
    产生的极化状态 z5 Bi=~=#  
    }w@gj"\H  
     h4Ia>^@  
    =O,JAR"ug  
     AliRpxxd  
    其他例子 7IW> >RBF  
    0qv$:w)g+v  
    =<{ RX8  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 ]ZTcOf  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 %,|ztH/ Q  
     !qA8Zky_  
    X2gz6|WJ  
    OC_M4{9/  
    光栅结构参数 noC?k }M  
    kJkxx*:u  
    W/r^ugDV  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 G AQ 'Ti1!  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 f7J,&<<5w  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 nLy#|C  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 : ,p||_G&  
     :Q_x/+-  
    /s c.C  
    光栅＃1 ?+r!z  
    qX$u4I!,  
     LmQ/#Gx  
    xQu eE{  
    ?z/Vgk+9|  
    •仅考虑此光栅。 (R'+jWH  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 z856 nl  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 =x0No*#|'  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 sS!w}o2X  
     \dq!q=b\  
    5)'P'kVi7.  
    假设光栅参数： 5+P@s D  
    •光栅周期：250 nm Sdd9Dv?!  
    •光栅高度：660 nm XoR>H4xh  
    •填充系数：0.75（底部） 7byCc_,  
    •侧壁角度：±6° K>1X}ZMdD(  
    •n1：1.46 PJgp+u<  
    •n2：2.08 Bux'hc  
     }"zC >eX&  
    光栅＃1结果 |NrrTN?>  
    phP> 3f.T  
    !QEL"iJ6M'  
    •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。 T&xt` |  
    •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。 }Qrab#v  
    •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。     k\N4@UK  
    (][LQ6Pc  
    :Q@)*kQH  
    [B^G-  
    光栅＃2 !e3YnlE  
    [vTMS2  
     s_eOcm  
     0JY WrPR  
    7*s8 ttX  
    •同样，只考虑此光栅。 4h|dHXYZ  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 DQJG,?e{  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 0a2@b"l  
    假设光栅参数： 5Qa zHlJ  
    •光栅周期：250 nm 1S$h<RIPAc  
    •光栅高度：490 nm Veji^-0E  
    •填充因子：0.5 UG2w 1xqHw  
    •n1：1.46 N4UM82N  
    •n2：2.08     $-vo}k%M  
    C!%:o/  
    光栅＃2结果 ?KWj}| %  
     }$g mK  
    8`v$liH  
    •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。 PRs@zkO  
    •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。 Zzj0\? Ul  
    •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。 Tby,J B^U  
    )`HA::  
     mBk5+KyT  
    文件信息 !/I0i8T  
    l@~LV}BI  
     -5>NE35Cto  
    l1+[  
     `/Y+1 aD  
    QQ：2987619807 \ijMw  
     
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