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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 t5X G^3X@  
    `g4Ekp'Rp[  
    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。 EyKkjEXx_  
    V8KTNt%  
    iECC@g@a  
    概述 zezofW]a  
    !R] CmK  
    BCa90  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 34+)-\xt:  
    •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。 RJ=c[nb  
    •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。 +7lRP)1R  
    .Y^d9.  
     qJbhPY8Ak  
    3H\b N4  
    衍射级次的效率和偏振     : e0R7sj  
    Yq)YS]  
    & 8:iB {n  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 ]$?zT`>(F  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 + aXk^+~j  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 ^Q43)H0  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 U:pLnNp`  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 Lv,ji_  
     #Tg|aW$(*  
    b Q9"GO<X  
    光栅结构参数 i$ fjr[$B  
    D@lAT#vA  
    xRTg [  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 5wE !_ng>|  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 w|n?m  
    •因此，选择以下光栅参数： !Wdt:MUI8  
    - 光栅周期：250 nm *+,Lc1|\  
    - 填充系数：0.5 Jq?^8y  
    - 光栅高度：200 nm B 4*X0x  
    - 材料n1：熔融石英 )l[7;ZIw$  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） oRvm*"8B  
     dZ]\1""#H  
    <5!RAdaj+  
    v#<+n{B  
    偏振状态分析 WO \lny!  
    u%gm+NneK  
    [pC-{~  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 T0np<l]A  
    •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。 G(Idiw#WT  
    •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。 t+4%,n f_1  
    No92Y^~/  
     7,&]1+n  
    5f^`4 pT  
    产生的极化状态 :;hBq4h  
    ?+}E  
     4~pO>6P   
    ^B"_b?b  
     qdkTg:QJ,  
    其他例子 g)r ,q&*  
    9T0wdK]  
    0or6_ y6  
    •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。 Velbq  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ~]_jKe4W  
     RAx]Sp Q-S  
    ~V$5m j   
    ^x1D]+  
    光栅结构参数 I` n1M+=%  
    ;KjMZ(Iil1  
    ywsz"/=@  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 m%$E[cUW!  
    •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。 uwS'*5tU  
    •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。 BKP!+V/  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。  V\7u  
     Om?:X!l"  
    $GfxMt  
    光栅＃1 7zk m  
    =ILo`Q~  
     #.G>SeTn2}  
    B8#f^}8  
     q&Ua(I  
    •仅考虑此光栅。 BKjPmrZ|  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 &B5 Rzz-'  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 cF<DUr)Ve  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 WZO 0u  
     r'JK$9  
    I8pxo7(-  
    假设光栅参数： RV@(&eM  
    •光栅周期：250 nm 1p5q}">z  
    •光栅高度：660 nm eEds-&_  
    •填充系数：0.75（底部） >8HRnCyp/  
    •侧壁角度：±6° apWrcaj  
    •n1：1.46 '`A67bdq)  
    •n2：2.08 nOoh2jUM  
     By"ul:.D  
    光栅＃1结果 1ZH8/1gWI  
    !Q/O[6  
    |c+N)F B  
    •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。 $HnD|_*  
    •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。 5<ya;iK  
    •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。     W;x LuKIG  
    O!cO/]<  
    Hn2Q1lF-ip  
    %;XuA*e  
    光栅＃2 I3=Sc^zz&V  
    K>p:?w  
     rO >wX_  
     Cr\/<zy1-e  
    gmH0-W)=  
    •同样，只考虑此光栅。 sBG(CpQ  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 nLLHggNAV  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。  k`zK  
    假设光栅参数： (HgdmN%  
    •光栅周期：250 nm sN/Xofh  
    •光栅高度：490 nm 8i 'jkyInT  
    •填充因子：0.5 3mn-dKe((  
    •n1：1.46 /|^^v DL  
    •n2：2.08     j{+I~|ZB,  
    |vE#unA  
    光栅＃2结果 20xGj?M  
     Xpz-@fqKdf  
    %[F;TZt  
    •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。 F>{uB!!L4  
    •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。 #z5?Y2t7~^  
    •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。 .:Xe*Q  
    ^O9m11  
     VFp)`+8  
    文件信息 S^_yiV S  
    lt2& uYgp  
     \DdVMn  
    ,(b~L<zN&  
     ~$9"|  
    QQ：2987619807 G`K7P`m  
     
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