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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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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-25
    摘要 ^cCNQS}r  
    |[!7^tU*  
    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。 ]Z?jo#F  
    RQ;w$I\  
    dkg| kw'  
    概述 *Hz]<b?  
    Je4hQJ<h  
    CbwQbJ/v7  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 .d6b ?t  
    •为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 QXW> }GdKZ  
    •为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 Tvt(nWn(H1  
    5mX^{V&^  
     ;3XOk+  
    Rn)fwGC  
    衍射级次的效率和偏振     CEAmb[h  
    U/-k'6=M  
    q07H{{h/B  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 B(f_~]  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 dQ_hlx!J  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 a$\ Bt_  
    •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。 AH-BZ8  
    •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。 gJ~CD1`O  
     r'4Dj&9Ac  
    yb,X }"Et  
    光栅结构参数 B<ue}t  
    *Nfot v  
    D8{ ,}@  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 wbvOf X  
    •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。 lF t^dl^  
    •因此，选择以下光栅参数： 0Y:)$h2?  
    - 光栅周期：250 nm ZtmaV27s/  
    - 填充系数：0.5 x4(8 =&Z  
    - 光栅高度：200 nm =dsEt\ j  
    - 材料n1：熔融石英 *Q)-"]O(k  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） B]vR=F}*  
     uEf=Vj}G  
    slhMvHOk-  
    /]U;7)  
    偏振状态分析 g5RH:]DV  
    .6C6ZUB;  
    wph8ln"C-  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 #6v357-5  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 !v(^wqna\  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 q]?)c  
    X6T[+]Gc  
     5423Ky<  
    ~#i2reG5  
    产生的极化状态 3l,-n|x  
    N  /'  
     I$p1^8~L  
    }+bo?~2E&  
     d7mn(= &  
    其他例子 xm1'  
    e9 @{[  
    93:oXyFjD  
    •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。 8|<</v8i  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 nlI3|5  
     09 trFj$L  
    k52IvB@2  
    vd(S&&]o1  
    光栅结构参数 ;6D3>Lm  
    JqZt1um  
    ~[dL:=?c  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 &VA^LS@b  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 xr]bH.>  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 Q{?\qCrrYl  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 Du65>O  
     rks"y&&Nc  
    /3Gq&[R{  
    光栅＃1 CHZ/@gc  
    j6RV{Lkr_  
     VevG 64o  
    ZJU %&@  
    y< j7iN  
    •仅考虑此光栅。 axph]o@ y@  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 ^)Awjj9  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ymqv@Byi8A  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 :Ae#+([V  
     fs;\_E[)  
    3@\/5I xn  
    假设光栅参数： m//aAxmB  
    •光栅周期：250 nm }T(=tfv@  
    •光栅高度：660 nm A+8)VlE\  
    •填充系数：0.75（底部） ;`LG WT-<F  
    •侧壁角度：±6° jT$J~M pHh  
    •n1：1.46 FXDB> }8  
    •n2：2.08 ?!U.o1  
     \V!{z;.fA  
    光栅＃1结果 AVw oOv J  
    {[tmz;C  
    )Jk$j  
    •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 r>ed/<_>m;  
    •相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 tt2 S.j  
    •与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。     yc?L OW0  
    Vn kh Y  
    M>m!\bb%.  
    {g1"{  
    光栅＃2 /huh}&NNu  
    !KOa'Ic$V  
     aY? VP?BL  
     \3^V-/SJf  
    68h1Wjg:"!  
    •同样，只考虑此光栅。 )'f=!'X  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 9q$^x/z!  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 *9r(lmrfj  
    假设光栅参数： 1ow,'FztPt  
    •光栅周期：250 nm )@I] Rk?  
    •光栅高度：490 nm R[jFB 7dd  
    •填充因子：0.5 YYFS ({  
    •n1：1.46 \8<[P(!3  
    •n2：2.08     z(Uz<*h8  
    dtY8>klI  
    光栅＃2结果 Ew{*)r)m  
     ,.( :b82$  
    H/M]YUs/3  
    •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。 NY<qoV  
    •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。 iR9duP+  
    •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。 ga\ s5  
    !ck~4~J  
     Hpz1Iy @  
    文件信息 !:5'MI@  
    RAu(FJ  
     /*fx`0mY)  
    >6&Rytcc]  
     `a[fC9  
    QQ：2987619807 $-pijBiz_  
     
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