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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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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-25
    摘要 /|EdpHx0  
    Ib(C`4%  
    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。 }7.A~h  
    ne#dEUD  
    W;u.@I&  
    概述 d) -(C1f  
    HUKrp*Hv  
    aCZ0-X?c  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 "P! .5B  
    •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。 %.bDK}  
    •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。 *@rA7zPFf  
    %" iX3  
     /?.?1-HM  
    pGie!2T E  
    衍射级次的效率和偏振     >a"J);p  
    `Vvi]>,cg`  
    Ejk;(rxI  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 & SXw=;B  
    •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。 ay8]"sa  
    •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）。 0cm34\*  
    •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。 * + T(i  
    •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。 +wi=IrRr  
     ZU 3Psj  
    .}__XWK5  
    光栅结构参数 |/,S NE  
    3lF"nv  
    Tm" H9  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。  ~,lt^@a  
    •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。 Q<sqlh!h  
    •因此，选择以下光栅参数： V%-hP~nyBx  
    - 光栅周期：250 nm LL<xygd  
    - 填充系数：0.5 eRUdPPq_d  
    - 光栅高度：200 nm ItVN,sVJb  
    - 材料n1：熔融石英 1I%u)[;>  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） w=GMQ8  
     lY,^  
    "7cty\  
    [Uup5+MCv  
    偏振状态分析 Zc7;&cz  
    l>6tEOXt  
    /,G `V  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 <+QdBp'd;  
    •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。 /A9RmTb  
    •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。 eB0exPz%  
    8maWF.xq  
     7uR;S:WX  
    "0eX/ rY%  
    产生的极化状态 t}+/GSwT  
    *'((_ NZ>  
     |=;hQ2HyF  
    ^s)`UZ<C=  
     KZKE&bTx  
    其他例子 e:O,$R#g  
    ,YD7p= PY  
    TOwqr T/  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 _LJF:E5L  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 5FOMh"!z\  
     2cCiHEL#  
    9c^,v_W@  
    U9oUY> 9  
    光栅结构参数 ImN'o4vo  
    %IsodtkDu  
    =WTSaC  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 z+MH co"  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 wOAR NrPx2  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 fJS:46  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 a=2.Y?  
     Mj@2=c  
    =|oi0  
    光栅＃1 3U<m\A1  
    =RB {.%  
     J?O0ixU  
    4l 67B]o  
    xF8r+{_J)  
    •仅考虑此光栅。 Znb={hh  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 zu d_BOq{f  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 HLWffO/  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 (d_z\U7l  
     nH#>_R (  
    {lf{0c$X.  
    假设光栅参数： &jJu=6 U B  
    •光栅周期：250 nm kX8C'D4 gX  
    •光栅高度：660 nm %7ngAIg  
    •填充系数：0.75（底部） _=mzZe[  
    •侧壁角度：±6° "#*W#ohVA  
    •n1：1.46 /h>g-zb  
    •n2：2.08 h%/BZC^L]|  
     !1l~UB_  
    光栅＃1结果 re*}a)iL  
    Yc[umn^K  
    vhBW1/w&F  
    •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。 yCxYFi  
    •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。 JI>Y?1i0O  
    •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。     [lzd'  
    g<Z :`00|  
    #Y=^4U`  
    _ $a3lR  
    光栅＃2 81Z;hO"~  
    bv4umL /  
     1GYZ1iA  
     P) vD?)Q  
    q%sZV>  
    •同样，只考虑此光栅。 HPphTu}`  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 JV~ Dly>  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 T8+[R2_  
    假设光栅参数： sT?{  
    •光栅周期：250 nm D /QLp3+o  
    •光栅高度：490 nm }5+^  
    •填充因子：0.5 gWr7^u&q@|  
    •n1：1.46 WZ-~F/:c%  
    •n2：2.08     S>oEk3zlw  
    Qj^Uz+b  
    光栅＃2结果 70qEqNoC  
     Kn^+kHh:  
    Bt<)1_  
    •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。 JK2{9#*  
    •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。 SW9 C 8Q  
    •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。 -DkD*64wu  
    9'*7 ( j;  
     d]0:r]e  
    文件信息 ':n`0+Eh  
    |S!R Q-CF  
     <H^jbK  
    v6 5C j2ec  
     s,Gl{  
    QQ：2987619807 e* [wF}))  
     
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