-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-09-12
- 在线时间1850小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 B#/Q'V w?kJ+lmOQy 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。 {pM?5"MMJ ?T+q/lt4 L_=3<nE 概述 F1L:,.e` ^&y$Wd]6 jck}" N •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 Y"A/^] •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。 P ;IrBq6|o •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。 UG=K|OXWJ a7N!B' y
o sKKt?^? @E:,lA 衍射级次的效率和偏振 Kq i4hK 0RoU}r@z4 M|:UwqV> •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 |4'Y/re •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。 E Cyyl •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)。 M(/r%-D •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。 B^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。 j~*L~7
2RSt)3!}, 8By|@LO 光栅结构参数 Ja9e^`i; l\C.",CEcc l+V>]?j •此处探讨的是矩形光栅结构。 >,td(= : •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。 fkac_X$7 •因此,选择以下光栅参数: ocs+d\ - 光栅周期:250 nm |P%Jw,}]9 - 填充系数:0.5 wiiCd - 光栅高度:200 nm <>Hj
;q5p - 材料n1:熔融石英 'q`^3&E - 材料n2:TiO2(来自目录) ~c\e'≻ X7rMeu SJHr_bawd [UH||qW 偏振状态分析 '*3h!lW1. EVGt 5z
P
Y •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 *6VF
$/rP •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 "men •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 ]UmFhBR- <[-nF"Q
V;v8=1t! [EKQR>s) 产生的极化状态 #?S^kM-0 sfNE68I2
.nVa[B|. (=om,g} p9x(D/YP0 其他例子 a*&B`77`| z*!%g[3I r8xv#r 1 •为了不同状态之间接收高转换,在Passilly等人的工作中,研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 Eqj_m|@ •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 <P=twT;P WHj'dodS oaIi2=Tf T:=lz:}I 光栅结构参数 \hx1o\ 0E3[N:s 7Mg=b%IYs •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 sG92XJ •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 %yv<y+yP~ •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 3v1iy/ / •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 AHX St
,Vt/(x- Y!nJg1 光栅#1 @}}$zv6l, E2Q[ZoVS
!:q/Ye3. X\bOz[\ ~?K ~L~f5 •仅考虑此光栅。 e,W%uH>X •假设侧壁表现出线性斜率。 OCBgR4I •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 n(;|q&3 •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 SAy=WV BRgXr ;V *l.gr'2 假设光栅参数: 5kCUaPu •光栅周期:250 nm E87Ww,z8 •光栅高度:660 nm e4?>- •填充系数:0.75(底部) lh7jux •侧壁角度:±6° l1BtI_7p •n1:1.46 t/VD31 •n2:2.08 : y%d JB<Sl4 光栅#1结果 n*[XR`r} DtXrWS/ ]>=}*= •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。 UQ?XqgUM •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。 nn@-W] •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。 0IBhb(X D1zBsi94D ~*z% e*EL vq(0OPj8r[ 光栅#2 Oo5w?+t zv0l,-o
_>(^tCo cW@Zd5&0S <m)$K •同样,只考虑此光栅。 v+46QK|I& •假设光栅有一个矩形的形状。 ;z}i-cNae •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 u0|8Tgf 假设光栅参数: MQ5R O;RY •光栅周期:250 nm Ve}(s?hU5 •光栅高度:490 nm gQWa24 •填充因子:0.5 7puFz4+f •n1:1.46 m$}R% •n2:2.08
P5a4ze Ql/cN%^j$ 光栅#2结果 ]zE;Tw.S =,spvy'"*C /uPcXq:L~ •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。 m0ER@BXRn •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。 ($au:'kU
•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。 $WyD^|~SF 1+szG1U=
{.?ZHy\Rk 文件信息 qE&v ; y"bByd|6
t<#mP@Mz=N #hfXZVD *X'Y$x>f QQ:2987619807 60P#,o@G
|