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摘要 fI.X5c>WK ^4[QX
-_2 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。 ljg6uz1v% Mx3f T>? ,WoB)V.{( 概述 l;h -`( 11 ,>kXn1 , ?<OyJ|;V •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 D51O/.:U2 •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。 Pc+,iK> •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。 hsK(09:J pJo4&Ff
@P=n{-pIW h9nh9a(2 衍射级次的效率和偏振 A~s6~ @te}Asv wSALK)T1{ •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 QdD@[ •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。 a6d|Ps.\! •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)。 daf-B- •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。 `"xzC $ •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。 '&]6(+I>
zR=g<e1xe IpKI6[2{`f 光栅结构参数 e&mTaCLG #
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bvSdU kc@\AZb •此处探讨的是矩形光栅结构。 *JWPt(bnI •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。 ((BdT:T\_ •因此,选择以下光栅参数: u)D!Rh V& - 光栅周期:250 nm |>Pv2 - 填充系数:0.5 MGo`j:0 - 光栅高度:200 nm eI-FJ/CJ - 材料n1:熔融石英 {PL,3EBG - 材料n2:TiO2(来自目录) '?$<k@mJW S;{[];
k$,y1hH;f8 (d[JMO^@8 偏振状态分析 \qJ^n % 1-G-p:| BK.RYSN •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 UwDoueXs •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。 $BOIa •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 L[:M[,?=` n8&x=Z}Xs
>k2^A (Q|Y*yI 产生的极化状态
Bf,}mCq pTYV@5|
;s-fYS6(>{ %1i *Y*wg h{PJ4U{W 其他例子 ?bG82@- ZgzYXh2 }sfvzw_ •为了不同状态之间接收高转换,在Passilly等人的工作中,研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 .R@euIva •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ;FjI!V G;AV~1i:~ >>>MTV f `u8=~]rblj 光栅结构参数 D._7)$d SsIN@ * \tR •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 1[".
z{V3* •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。 uq]E^#^ •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。 7"{CBbT •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 []H0{a2{<
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rIIJ1A DJH,#re> 光栅#1 }An;)!>(nF h)?Km{u%
l @r`NFWD@ ^aL> /'Y#| ,,Vuvn •仅考虑此光栅。 1h?:gOig •假设侧壁表现出线性斜率。 MPJ0>Ly •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 K`cy97 •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 zS}!87r) lp]q%P `)1qq @ 假设光栅参数: 2!Pwg0%2 •光栅周期:250 nm 7FP
@ v ng •光栅高度:660 nm n,|YJ,v[ •填充系数:0.75(底部) FHZQyO<| •侧壁角度:±6° +hMF\@ •n1:1.46 A:,V) •n2:2.08 #r80FVwiD ; DI"9 光栅#1结果 !%G;t$U=M <``krPi 9QN(Wq@ •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 (FNX>2Mv •相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 RS
Vt •与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。 ~fly6j|u S L~5[f Oat
#% [AAIBb+U 光栅#2 unkA%x{W; ;+VHi%5Z
R&1xZFj 4ak} "Z 7e@Bkq0) •同样,只考虑此光栅。 'J#uD|9) •假设光栅有一个矩形的形状。 -<gQ>`(0 •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 VDPq3`$+v{ 假设光栅参数: coc:$Sr% •光栅周期:250 nm 1s#GY<< •光栅高度:490 nm `k'Dm:*`u4 •填充因子:0.5 ${, !L l7) •n1:1.46 6T A2 •n2:2.08 b]5S9^=LI R2nDK7j 光栅#2结果 )N]%cO(^ Z`bo1,6> ju;Myi}a •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。 lyrwm{& •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。 / ,
.rUn1 •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。 gd\b]L?>O {]:B80I;2
[fXC ;c1 文件信息 ? 1b*9G%i \b|Q `)TK
-*&C "%e ` oXL 3 p9LVa QQ:2987619807 2/FH9T;e".
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