切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 763阅读
    • 0回复

    [分享]衍射级次偏振状态的研究 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    5734
    光币
    22822
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-06
    摘要 \:>GF-Z(  
    Xvy3D@o  
    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。 [C1 .*Q+l  
    b6KO_s:'g  
    -+1_ 1!  
    概述 tJ:]ne   
    Hn~=O8/2  
    ]/byz_7]  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 lw/zgR#|  
    •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。 Qs v3`c  
    •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 hC1CISm.U  
    y3!r;>2k=  
    ]J<2a`IK!  
    S"t6 *fWr  
    衍射级次的效率和偏振
    D,cGW,2Nv  
    8sMDe'  
    _<;;CI3w  
    •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 -TIrbYS`  
    •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。 :exgdm;N  
    •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)。 ;ZnSWIF2  
    •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。 jC<1bf$K  
    •特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 lr >:S  
    E0F8FR'  
    <i~O0f]   
    光栅结构参数 [VvTR#^  
    +y%"[6c|  
    N(*Xjy+PX  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 T6T3:DG_B  
    •为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线 ;rBd_  
    •因此,选择以下光栅参数: ].E89_|O  
    - 光栅周期:250 nm 5U%J,W  
    - 填充系数:0.5 e_eNtVq  
    - 光栅高度:200 nm I` `S%`h  
    - 材料n1:熔融石英 &Z kY9XO  
    - 材料n2:TiO2(来自目录) OR{<)L  
    YIP /N  
    d! BQ%a  
    M84{u!>[  
    偏振状态分析 +>zjTP7\e"  
    0Dx,)C  
    dv?ael^  
    •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 +I>u${sVx*  
    •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。 M4%u~Z:4h+  
    •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。 (s:ihpI  
    B=0U^wL  
    X# 625h  
    B =EI&+F+  
    产生的极化状态 L5+X&  
    U8f!yXF'  
    ySfot`LQ  
    *u?QO4>  
    DC&3=Nd  
    其他例子 (8Q0?SZN  
    4rcNBmA,  
    ~0;l\^  
    •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。 @W4tnM,#  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ]lT8Z-h@  
    we4k VAn  
    K;:_UJ>t  
    ^M:Y$9r_s  
    光栅结构参数 Dd:TFZo  
    pKxsK^O5[  
    -qI8zs$:5  
    •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 k-:wM`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。 }9Th`   
    •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。 TFfV?rBI  
    •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 S.<aCN<@  
    )bd)noZi  
    3/aK#TjK  
    光栅#1 mJ_ 5Vt=  
    qjcPJ  
    bv&#ay 7  
    cEdf&*_-'I  
    [~aRA'qJ{V  
    •仅考虑此光栅。 Qu  x1N  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 vz$_Fgsc.  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 h_( #U)z_3  
    •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 Mr0<b?I  
    kFRl+,bi~  
    ifXGH>C  
    假设光栅参数: pmWt7 }  
    •光栅周期:250 nm O(R1D/A[  
    •光栅高度:660 nm NsPAWI|4  
    •填充系数:0.75(底部) VRb+-T7"  
    •侧壁角度:±6°  46^9O 5J  
    •n1:1.46 6YHQ/#'G~  
    •n2:2.08 3} 7`?$ 5  
    *(,zPn,  
    光栅#1结果 rN3qTp  
    ,+d\@:  
    #J Ay  
    •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。 +HXR ))X  
    •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。 V 6*ohC:  
    •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。
    mTj ?W$+r  
    Q)IL]S  
    '^{:HR#i  
    rA\6y6dFs  
    光栅#2 t'e\Z2  
    >1$ vG  
    A_4.>g  
    !RXG{1 :  
    b2tUJ2p  
    •同样,只考虑此光栅。 #Q]^9/;|4n  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 ?mA%`*=q  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 {f(RYj  
    假设光栅参数: ^vY[d]R _\  
    •光栅周期:250 nm \) FFV-k5  
    •光栅高度:490 nm Q,m&XpZ  
    •填充因子:0.5 W=S<DtG2  
    •n1:1.46 6IPQ}/l  
    •n2:2.08
    xXRlQ|84  
    uxOeD%Z>  
    光栅#2结果 FK+`K<  
    vTl7x  
    JW}O`H9  
    •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。 tW -f_0a.  
    •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。 @2;/-,4O  
    •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。 '@{Mq%`  
    aGml!N5'  
    &cSZ?0R  
    文件信息 _/5#A+ ?  
    s L=}d[  
    ZnAXb S  
    )j+G4  
    y,xJ5BI$  
    QQ:2987619807 =L]GQ=d  
     
    分享到