切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 930阅读
    • 0回复

    [分享]衍射级次偏振状态的研究 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    5734
    光币
    22822
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-25
    摘要 uX6yhaOp|  
    ;KlYiu  
    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。 X@\W* nq  
    W#p7M[  
    hF,|()E[  
    概述 i3,IEN  
    2jFuF71  
    ?q:|vt  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 IW0S*mO$  
    •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。 yWi-ic [n  
    •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 43PLURay  
    GXtK3YAr  
    "o&8\KSs  
    < (xqw<)  
    衍射级次的效率和偏振
    B{nwQC b  
    <e2l@@#oy  
    _p-e)J$7  
    •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 +i&<`ov  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 1[!v{F%]  
    •在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。 l6/VJ~(}'  
    •因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 q>$MqKWM  
    •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。 %F;BL8d  
    bv[#|^/  
    .^Sgl o  
    光栅结构参数 SYCL\b   
    y[8;mCh  
    wFJf"@/vJ  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 ]`/>hH>+~9  
    •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 !T{+s T  
    •因此,选择以下光栅参数: q[&Kr+)j  
    - 光栅周期:250 nm qjB:6Jq4q  
    - 填充系数:0.5 q+?<cjVg  
    - 光栅高度:200 nm ytZo0pad  
    - 材料n1:熔融石英 ^_WR) F'K  
    - 材料n2:TiO2(来自目录) 4q}+8F`0F  
    2J7|y\N,  
    6"Uu;Q  
    t'n@yX_  
    偏振状态分析 v(1 [n]y  
    K*/oWYM]  
    FK _ ZE>  
    •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 x4MmBVqp  
    •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。 }[AaI #  
    •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。 XF!L.'zH  
    |oY{TQ<<d  
    ,md_eGF  
    , >LJpv  
    产生的极化状态 4p:d#,?r  
    PkvW6,lS  
    7v5]% %E/  
    my (@~'  
    K10G+'H^  
    其他例子 7Ak<e tHD  
    (RddR{mX  
    cQ8[XNa  
    •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。 (95|DCL  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 YX$(Sc3.6  
    vpQ&vJfR  
    0<,{poMM  
    &<A,\ M  
    光栅结构参数 L;Ff(0x|  
    6{h\CU}"  
    /<rvaR  
    •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 6G8No-#y  
    •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 orGMzC2  
    •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 r,6~%T0  
    •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 D2$ 9$xeR  
    3~>-A=  
    RkYdK$|K  
    光栅#1 6/UOz V,[  
    IMf|/a9-  
    CTIS}_CWd=  
    R"B{IWQi  
    A@A8xn%  
    •仅考虑此光栅。 zp}7p~#k^  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 ^'`b\$km-0  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Z)@vJZ*7(  
    •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。  6}"%>9  
    uo"<}>iJ  
    ] K$YtM^  
    假设光栅参数: m#_BF#  
    •光栅周期:250 nm \|PiQy*_?  
    •光栅高度:660 nm z?byNd8  
    •填充系数:0.75(底部) :?M_U;;z2+  
    •侧壁角度:±6° ]A5F}wV4  
    •n1:1.46 B/a gW  
    •n2:2.08 OSBR2Z;=  
    fn}E1w  
    光栅#1结果 |AYii-g  
    ;K<VT\  
    <.h7xZ  
    •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 #C9f?fnM  
    •相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 >Pw5! i\  
    •与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。
    .p[uIRd`  
    &g :(I  
    vk7IqlEQ  
    T?8BAxC?K  
    光栅#2 X=QX9Ux?^  
    `OW'AS |  
    Y@FYo>0O  
    '2lV(>"  
    *zdD4 I=  
    •同样,只考虑此光栅。 OyO<A3  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 X!KX4H  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 i}m'#b  
    假设光栅参数: .j4y0dh33  
    •光栅周期:250 nm @)pC3Vi^  
    •光栅高度:490 nm \K$\-]N+  
    •填充因子:0.5 :8yebOs   
    •n1:1.46 ZF7n]LgSc&  
    •n2:2.08
    7KgaXi3r  
    E@ea ?Sx  
    光栅#2结果 Gu$/rb?  
    -d ,D!  
    72l:[5ccR  
    •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。 f I1CT)0<e  
    •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。 Ii0\Skb  
    •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。 j@xIa-{*  
    f ,e]jw@  
    }?2X q  
    文件信息 )Jt. Z^J<  
    j/t%7,  
    3@~a)E}T  
    $%EX~$=m]-  
    )Xdq+$w.  
    QQ:2987619807 %R GZu\p  
     
    分享到