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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-25
    摘要 "0F =txduS  
    Ub%al D  
    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。 <Q06<{]R8  
    +)#d+@-  
    MVW2 %6  
    概述 !4 4)=xW  
    aN7VGc  
    ZqHh$QBD 9  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 0Dj<-n{9  
    •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。 6OJ`R.DM`  
    •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。 =y; tOdj  
    GoI3hp(  
     {%(_Z`vI  
    @aU%1h5W;l  
    衍射级次的效率和偏振     \$o!M1j  
    ]o <'T.x  
    U5; D'G  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 $= '_$wG 8  
    •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。 ANNfL9:Jy  
    •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）。 qNP&f 8fH  
    •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。 +1j@n.)ft  
    •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。 Vx5ioA]{  
     #%4-zNS  
    f?wn;;z`  
    光栅结构参数 c}a.  
    >5{Z'UWxh  
    Y%v?ROql  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 =@U~ sl [  
    •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。 U[/k=}76  
    •因此，选择以下光栅参数： sgdxr!1?y  
    - 光栅周期：250 nm };[~>Mzl  
    - 填充系数：0.5 x:W nF62  
    - 光栅高度：200 nm o +sb2:x  
    - 材料n1：熔融石英 B w1ir  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） ;iJ*.wVq  
     6Y^UC2TBs  
    !/W[6'M#p  
    Pa%;[hbn  
    偏振状态分析 m}\G.$h4  
    3 8>?Z ]V  
    =W(mZ#*vdY  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 HS"E3s8  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 X\tE#c&K  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 ) -+u8#  
    z;6 Tp  
     jM8e2z3  
    -lr)z=})  
    产生的极化状态 |^K-m42  
    nUi 4!|r  
     8X":,s!  
    %xtTh]s  
     ,bhOIuep3  
    其他例子 Q}p+/-U\  
    ^z #'o  
    pi)7R:i  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 OOy]:t4 /  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 :<ye:P1s  
     Y4cIYUSc  
    hu (h'  
    <aJdm!6  
    光栅结构参数 { -*+G]  
    km1{Oh  
    \}SA{)  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 hsIC5@s3  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 \ .+.VK  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 +}H2|vP  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 {ndL]c'v  
     zPWX%1Qr  
    OfC0lb:c  
    光栅＃1 hGmJG,H  
    u_[^gS7  
     FB {4& ;  
    T 9Jv  
    a+!#cQl  
    •仅考虑此光栅。 [)V&$~xW  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 o7"2"( =>  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 x<#Z3Kla  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 0j*-ZvE)30  
     PjriAlxD  
    H^cB ?i  
    假设光栅参数： OQ&?^S`8',  
    •光栅周期：250 nm @!z9.o;  
    •光栅高度：660 nm r|t ;#  
    •填充系数：0.75（底部） aa:Oh^AJy  
    •侧壁角度：±6° ^R.kThG  
    •n1：1.46 #g,JNJ}  
    •n2：2.08 F(*~[*Ff  
     >%jQw.  
    光栅＃1结果 dn0?#=  
    `9QvokD  
    Ipo?>To  
    •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。 \ FW{&X9a  
    •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。 smEKQHB  
    •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。     d&K2\n  
    t5dk}sRF  
    \DsP '-t  
    m1DzU q;  
    光栅＃2 2Qg.b- C  
    Sc Uh -y_  
     [ iE%P^  
     a1]@&D r  
    ld58R  
    •同样，只考虑此光栅。 =C{)i@ +  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 8 1;QF_C  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 2\h]*x% :  
    假设光栅参数： 6u>${}  
    •光栅周期：250 nm 90OSe{  
    •光栅高度：490 nm kL;sA'I:S  
    •填充因子：0.5 K5-wuD1  
    •n1：1.46 $_s"16s  
    •n2：2.08     fD1J@57  
    @QiuCB  
    光栅＃2结果 P_11N9C  
     7\*_/[B  
    >r+Dl\R  
    •同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 P,y*H_@k  
    •相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 "&;>l<V  
    •与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 emp*j@9  
    ab ?   
     DiMkcK_e  
    文件信息 L&3Ak}sh  
    _l$V|  
     |^jl^oW  
    0ut/ ')[  
     4%L`~J4 wr  
    QQ：2987619807 ,Bh!|H(?L1  
     
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