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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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    在线infotek
    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 wxqX42v  
    0 aH&M4  
    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。 N `:MF 9  
    @Dfg6<0  
    Hy4;i^Ik <  
    概述 Xuu&`U~%  
    &V1d"";SZ  
    *-PjcF}Y  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 KO=$Hr?f;  
    •为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 i#>t<g`l  
    •为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 g;=VuQuP|  
    ic`BDkNO  
     %W9R08`  
    )qb'tZz/g_  
    衍射级次的效率和偏振     UstUPO  
    .Pj<Pe  
    <[\I`kzq  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 d7](fw@c  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 aC`>~uX##V  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 VIdKe&,  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 i[9yu-  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 jUM'f24  
     F}{%*EJ  
    =s":Mx,o  
    光栅结构参数 dJ I }uQ  
    jz_Y|"{`v  
    eMnK@J  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 ! DOyOTR&3  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 ;+XrCy!.)L  
    •因此，选择以下光栅参数： `2]0 X#R  
    - 光栅周期：250 nm >I\B_q  
    - 填充系数：0.5 9[zxq`qT}+  
    - 光栅高度：200 nm Hc'Pp{| X  
    - 材料n1：熔融石英 +ZNOvcsV  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） z*h:Nt%.  
     iGSJ\  
    AC1RP`c  
    BJwuN  
    偏振状态分析 )XN%pn  
    ;iuwIdo6c  
    =_#b .8K  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 pp"#pl  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 is8i_FoD,n  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 k5E2{&wZ  
    ,i6E L  
     Op-z"inw  
    ^%,{R},s  
    产生的极化状态 ={;pg(  
    I;NW!"pU  
     IWu=z!mO  
    A9b(P[!]T:  
     SM8N*WdiU  
    其他例子 I`{*QU  
    #4mRMsW5"  
    *@''OyL  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 } doAeTZ  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 *|Vf1R]  
     Uo >aQk  
    _aevaWtEx  
    3S3(Gl  
    光栅结构参数 x3cjyu<K  
    ~'lT8 n_  
    syB pF:`-W  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 C33Jzn's  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 F2}Fuupb.  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 ]]K?Q )9x  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 fX`u"`o5  
     J[:#(c&c!1  
    > pb}@\;:  
    光栅＃1 Gw3+TvwU+Q  
    ;/$pxD  
     -+@N/d5  
    n7bVL#Sq[  
    ((A@VcX  
    •仅考虑此光栅。 #aL.E(%  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 UxNn5(:sM@  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Q,5PscE6&k  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 VQpt1cK*  
     aInt[D(  
    9< ?w9D.1  
    假设光栅参数： 'O)v@p "  
    •光栅周期：250 nm )!27=R/  
    •光栅高度：660 nm Dst;sLr[,  
    •填充系数：0.75（底部） wA$7SWC  
    •侧壁角度：±6° 5 %\K  
    •n1：1.46 3R< r[3WP  
    •n2：2.08 %U{sn\V  
     P?V+<c{  
    光栅＃1结果 C{/U;Ie-b  
    #a=]h}&1?  
     #B~ ;j5  
    •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。 c;]\$#2  
    •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。 n )X%&_  
    •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。     9ia&/BT7"z  
    -Ct+W;2  
    4ct-K)Ris  
    .\oW@2,RA9  
    光栅＃2 <~uzHg%Y  
    ?MFC(Wsh  
     \m|5Aqs  
     pP.`+vPi  
    ]~]TZb  
    •同样，只考虑此光栅。 F'[Y.tA ,#  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 #9TL5-1y  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 (nLzWvN  
    假设光栅参数： S*G^U1Sc+  
    •光栅周期：250 nm D,.`mX  
    •光栅高度：490 nm }Y7P2W+4?  
    •填充因子：0.5 E'{:HX  
    •n1：1.46 {D8opepO)  
    •n2：2.08     t8RtJ2;  
    <7`k[~)VB  
    光栅＃2结果 z{3`nd,  
     (enr{1  
    VE]TT><  
    •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。 AAfU]4u0S  
    •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。 $)*qoV  
    •与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 ;v]C8}L^  
    t"Du  
     RDSC@3%  
    文件信息 tLKf]5}f  
    8OOAPp$%|  
     Mo3%OR  
    dn'|~zf.  
     ]+,L/P  
    QQ：2987619807 40=u/\/K  
     
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