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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=$Hr?f; •为此,如示意图所示,在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 i#>t<g`l •为了在特定示例中讨论该主题,在第二部分中根据Passilly等人的工作(2008年)选择光栅配置和相应参数。 g;=VuQuP| ic`BDkNO
%W9R08` )qb'tZz/g_ 衍射级次的效率和偏振 UstUPO .Pj<Pe <[\I`kzq •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 d7](fw@c •该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 aC`>~uX##V •在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。 VIdKe&, •因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 i[9yu- •特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 jUM'f24
F}{%*EJ =s":Mx,o
光栅结构参数 dJ
I }uQ jz_Y|"{`v eMnK@J •此处探讨的是矩形光栅结构。 !DOyOTR&3 •为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线。 ;+XrCy!.)L •因此,选择以下光栅参数: `2]0 X#R - 光栅周期:250 nm >I\B_q - 填充系数:0.5 9[zxq`qT}+ - 光栅高度:200 nm Hc'Pp{| X - 材料n1:熔融石英 +ZNOvcsV - 材料n2:TiO2(来自目录) z*h:Nt%. iGSJ\ AC1RP`c BJwuN 偏振状态分析 )XN%pn ;iuwIdo6c =_#b
.8K •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 pp"#pl •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 is8i_FoD,n •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 k5E2{&wZ ,i6E L
Op-z"inw ^%,{R},s 产生的极化状态 ={;pg( I;NW!"pU
IWu=z!mO A9b(P[!]T: SM8N*WdiU 其他例子 I`{*QU #4mRMsW5" *@' 'OyL •为了不同状态之间接收高转换,在Passilly等人的工作中,研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 }
doAeTZ •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 *|Vf1R] Uo >aQk _aevaWtEx 3S3(Gl 光栅结构参数 x3cjyu<K ~'lT8 n_ syBpF:`-W •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 C33Jzn's •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 F2}Fuupb. •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 ]]K?Q
)9x •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 fX`u"`o5
J[:#(c&c!1 >
pb}@\;: 光栅#1 Gw3+TvwU+Q ;/$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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