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摘要 k10dkBoEX vAy`8Q 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。 ZcYxH|Gn WW:@% cQ@ QukLsl]U 概述 v< xe(dC :y"Zc1_E ^;Nu\c •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 @-NdgM< •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。 #c5G"^)z •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。 ^}ngbDn )U6T]1
17a'C B+ud-M0 衍射级次的效率和偏振 &y;('w '&I.w p`^ OHdCt •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 ReE6h\j •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。 +#"CgZ] •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<k x95 •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。 JpvE c!cli •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。 x\]%TTps
~gNa<tg"1 HpiP"Sl 光栅结构参数 ? DWF7{1 c_s=>z V2W)%c' •此处探讨的是矩形光栅结构。 @SF*Kvb& •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。 8`EzvEm •因此,选择以下光栅参数: \S{ise/U - 光栅周期:250 nm OxqK}%=Bw - 填充系数:0.5 Pn\ Lg8 - 光栅高度:200 nm V:4]]z L} - 材料n1:熔融石英 p~Fc*g[! - 材料n2:TiO2(来自目录) JK4vQWy Smzy EMT h2#G X-|Lg.s 偏振状态分析 6J9^:gXW~ Ob$|IH8. ^vS+xq|4" •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 dE=4tqv-r •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 d/vF^v*o0X •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 (, Il>cR4 )mT{w9u
eGwrSF#a) R=yn4>I 产生的极化状态 HP}d`C5<R MDGD*Qn~
&k*sxW' %e.tAl"!$ 8@^=k.5IK 其他例子 Oz<{B]pEul P!q!+g FGo{6'K(: •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。 FO#`}? R` •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 T$RVz
M >#kfSF+ *Hx{ eqC )F
Q
'^ 光栅结构参数
49q\/ tu8n1W P~/Glak •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 7t
&KKKV •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。 #!(OTe L •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。 +L
D\~dcV+ •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 gM~dPM|
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