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摘要 `wXK&R<` sSh{.XuB+3 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。 X>8,C^~$1 l)9IgJ|<b M@R"-$Z 概述 g%&E~V/g$ se\f be ^0 xIGq+yd( •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 8cG?p •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。 d.FU))lmD •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。 U?#wWbE1 wAKHD*M)
"E(i< 6;Z-Y>\c 衍射级次的效率和偏振 TI'v /=;) m+0yf(w o]4]fLQ •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 YI g(^>sq •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。 ;=y"Z^ •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)。 I/`"lAFe •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。 U05;qKgkDF •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。 s*k)h,\
#7i*Diqf9 E+aePo U 光栅结构参数 )A\
ZS<@Z7 lI<jYd
0fZ xU.1GI%UPu •此处探讨的是矩形光栅结构。 C^L+R7 •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。 <y@vv •因此,选择以下光栅参数: }R%H?&P - 光栅周期:250 nm BS9VwG<Z - 填充系数:0.5 (xHmucmwp - 光栅高度:200 nm F\ B/q - 材料n1:熔融石英 suY47DCX) - 材料n2:TiO2(来自目录) IrMHAM5K
h[W`P%xZ 0$*7lQ<a#M 7*l$i/! 偏振状态分析 xDo0bR( aV\i3\da n 9B5D:.G •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 X'`n>1z •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。 0k
(- •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。 rYb5#aT[ qX,q*hr-
J$#T_4 ) vGkemJ^/ 产生的极化状态 =W~7fs IRN,=
Pk;\^DRC MgXZN{ kelBqJ-,p 其他例子 y
bhFDx 2:38CdkYp /6')B !& •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。 ui%#f1Iq •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 $
VT) ]l,D,d81 ,b*?7R
7kLurv 光栅结构参数 sY;h~a0n c,a8#Og Rw?w7?I •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 5i[O\@]5 •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。 LKM018H> •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。 |{#St-!-7 •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 @Tu`0=8
9<gW~
s> Qc7*p]E& 光栅#1 |/Vq{gxp+ `i`P}W!F
``/L18 7h\is \@@ G\\)er •仅考虑此光栅。 {8m&Z36E •假设侧壁表现出线性斜率。 \rr"EAk] •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 2+& |