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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 bIFKP  
    Q9(J$_:  
    光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 _RLx;Tn)L  
    j\^0BTZ  
    1g_(xwUp+  
    概述 O/X;(qYd  
    y$n7'W6  
    O*hd@2hd  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 3)F9:Tzw1  
    •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。 hEO#uAR^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。 Wq bfZx  
    =h?Q.vad  
     "4VC:"$f  
    .k{omr&Dy5  
    衍射级次的效率和偏振     Q^^.@FU"x  
    oYYns%r}{  
    p^2"g~  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 4=j,:q  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 :ZP4(}  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 rAc Yt9M#  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 _eB?G  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 L{v^:  
     +%Vbz7+!  
    h)%}O.ueB  
    光栅结构参数 fI{ZElPp  
    pUvbIbg+  
    `w_?9^7mH  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 4$~]t:n  
    •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。 ?)B"\#`t  
    •因此，选择以下光栅参数： Zk#^H*jgx  
    - 光栅周期：250 nm 0D;MW  
    - 填充系数：0.5 R3MbTg  
    - 光栅高度：200 nm -Cb<T"7  
    - 材料n1：熔融石英 !J34yro+s  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） sZ,MNF8i  
     (S :+#v  
    5K1WfdBX7)  
    4dDDi,)U  
    偏振状态分析 {x{/{{wzv  
    Z[.+Wd\)-9  
    &&iZ?JteZ  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 fIrl?X']  
    •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。 >".,=u'  
    •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。 )ca^%(25!z  
    {HV$hU+_)Q  
     r]x;JBy  
    q!iMc  
    产生的极化状态 x+V;UD=mH  
    zj!&12w%3  
     nwwKef(  
    j1!P:(  
     V?g@pnN"  
    其他例子 H].G%,2'  
    ]Gw?DD|Gn  
    4(aDi;x"w  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 T-Od|T@[  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 zl>l.zJ  
     |aiP7C  
    lO/<xSjNd  
    q&IO9/[dk  
    光栅结构参数 7w7mE  
    2 }QD>  
    2#4_ /5(j*  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 55vpnRM  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 &a?&G'?  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 {;(X#vK}9  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 tuA,t  
     W)"PYC4  
    X\SZ Q[gN  
    光栅＃1 m`<Mzk.u<  
    RU!j"T 5  
     K 7)1wiEj  
    &tFVW[(  
    #C?T  
    •仅考虑此光栅。 nZ>bOP+,  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 t<O5_}R%d  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 -GkNA"2M[  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 .. qAE.%%  
     H'myd=*h~8  
    ||y5XXs  
    假设光栅参数： &Z682b$  
    •光栅周期：250 nm I xT[1$e  
    •光栅高度：660 nm Bcx-t)[  
    •填充系数：0.75（底部） jB]tq2i  
    •侧壁角度：±6° -Iz&/u*}f  
    •n1：1.46 hWK}] gF  
    •n2：2.08 bS{7*S  
     `d#l o  
    光栅＃1结果 Sf>R7.lpP  
    !dfc1UjB  
    k%\_UYa  
    •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。 DSY:aD!  
    •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。 [h8j0Q@Q  
    •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。     Dm/# \y3  
    *F+t`<2  
    (: IUg   
    jsS xjf;O  
    光栅＃2 :>to?~Z1  
    @sly-2{e1  
     o+W5xHe^1  
     @psyO]D=j%  
    {aI8p}T  
    •同样，只考虑此光栅。 f[3DKA  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 ~YHy '.  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 kLVf}J~?  
    假设光栅参数： PF@+~FI  
    •光栅周期：250 nm (#* 7LdZ  
    •光栅高度：490 nm kVs'>H@FY  
    •填充因子：0.5 >{i/LC^S  
    •n1：1.46 b:.aZ7+4  
    •n2：2.08     .lfKS!m2  
    n(.y_NEgV!  
    光栅＃2结果 I0 a,mO;m  
     bs!N~,6h  
    0es[!  
    •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。 FL!W oTB  
    •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。 J#B% #X  
    •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。 m xtLcG4G  
    2g1[ E_?  
     `_sc_Y|C!  
    文件信息 h+Km|  
    LZm6\x  
     !%x8!;za  
    -x2/y:q`  
     g\&[;v i  
    QQ：2987619807 Dt)\q^bH)  
     
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