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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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    在线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-25
    摘要 R,A|"Q  
    >ofS'mp  
    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。 |rf\]3 F  
    5.xvOi|.  
    C["^%0lj  
    概述 amGQ!$] %#  
    C4Q ^WU+$j  
    C^r3r6  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 bE^Z;q19  
    •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。 E]_lYYkA  
    •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。 lw? f2_fi  
    ]k{cPK  
     3OFv_<6  
    E[LXZh  
    衍射级次的效率和偏振     2Z,;#t  
    !cnH|ePbI  
    ~SZ0Yu:X  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 Q=gVxS  
    •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。 h|%d=`P,  
    •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）。 ]-)qL[Q  
    •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。 QE!cf@~n"  
    •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。 h&yaug,.  
     yN~=3b>  
    c.&vWmLSGE  
    光栅结构参数 8c__ U<  
    u|8`=  
    3 %dbfT j  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 ClVMZ  
    •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。 tq@<8?  
    •因此，选择以下光栅参数： fdd3H[  
    - 光栅周期：250 nm 0,m*W?^31  
    - 填充系数：0.5 AGCqJ8`|T  
    - 光栅高度：200 nm G~4^`[elB  
    - 材料n1：熔融石英 zK:/ 1  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） v1 oSf  
     sNX$ =<E  
    pPh_p @3I  
    ]pb;q(?^  
    偏振状态分析 r-Z'  
    N4fuV?E`  
    ZQl[h7c/N  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 1Q?hskL  
    •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。 a+weBF#Z  
    •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。 `?=AgGg  
    g"C$B Fc  
     4)'5;|pI  
    uaJ5'*  
    产生的极化状态 \~y>aYy  
    >PySd"u  
     $!obpZ~}  
    Jz:d\M~j5  
     `2S{.s  
    其他例子 4sZ^:h,1  
    [(btpWxb^  
    RNX}Wlo-s  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 <hy>NM@$  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ~01r c  
     wM!QU{Lz  
    fRrHWE+  
    S8"X7\d{  
    光栅结构参数 i,4JS,82I  
    k92X)/ll'  
    SC|cCK hqi  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 E/s3@-/  
    •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。 YuPgsJ[m  
    •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% _~9'#%  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ZklidHL');  
     C 7+TnJ  
    $(zJ  
    光栅＃1 -BoN}xE4  
    NoYu"57\  
     `+zr PpX  
    fG,qax`:c  
    B0 R[f  
    •仅考虑此光栅。 &G<ZK9Ot}0  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 z>y,}#D?C  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 |qbJ]v!  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 j/Bzbjq"  
     dr/!wr'&hS  
    X^xu$d6   
    假设光栅参数： !%@n067  
    •光栅周期：250 nm UNY>Q7  
    •光栅高度：660 nm gWWy!H  
    •填充系数：0.75（底部） Ip2JzE  
    •侧壁角度：±6° %0u7pk  
    •n1：1.46 B:x4H}`vh  
    •n2：2.08 {g )kT_  
     5.\!k8a  
    光栅＃1结果 E-"Jgq\aC  
    _t;w n7p  
    m CdkYN#  
    •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。 }%XNB1/`  
    •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。 t"BpaA^gO  
    •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。     UoKBcarm  
    >eRbasshEI  
    jgGn"}  
    CyXcA;H,.  
    光栅＃2 ;G\rhk  
    qmL!"ZRLF  
     uP* >-s'm  
     |x kixf4zz  
    2qn~A0r  
    •同样，只考虑此光栅。 =_,OucKkYG  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 K1+,y1c  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 #Ta@A~.L  
    假设光栅参数： ix$+NM<n  
    •光栅周期：250 nm RyM2CQg[  
    •光栅高度：490 nm , 1`eH[  
    •填充因子：0.5 P4N{lQ.>  
    •n1：1.46 8;Pdd1GyUL  
    •n2：2.08     (sl]%RjGa  
    ?3z x?>sG  
    光栅＃2结果 mV4} -  
     OVivJx  
    ` 86b  
    •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。 Fvv6<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。 Tw`l4S&  
    •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。 Aw|3W ]  
    }5S2v+zE  
     @?%"nK  
    文件信息 >5N}ZIN  
    @rJ#Dr  
     ,Y5+UzE@  
    ( Rf)&KN  
     P.fgt>v]  
    QQ：2987619807 BF@VgozW  
     
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