-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-04-02
- 在线时间1761小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
光栅结构广泛应用于各种光学应用场景,如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM,也称为RCWA),为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此,复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置,这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中,详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。
.X'p q5 <CZgQ\Mt
D d,2;#_ ;wHCj$q 任务说明 p*20-!{A j.%K_h?V5 %%JMb=!%2 ++jAz<46 简要介绍衍射效率与偏振理论 >/=> B7 某个衍射级次(𝑛)的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的,瑞利系数包含了每个衍射级次(矢量)电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 $n!K6fkX% 如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率: 5T?-zFMM ?!'ZfQ:zK 其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 E\U`2{^. 如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: _>yoX *F`A S> 因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 。 U*)m', JSr$-C
fH 光栅结构参数 Ii&7rdoxe 研究了一种矩形光栅结构。 3\:y8| 为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 bt$)Xu<R 根据上述参数选择以下光栅参数: Qk9 76 光栅周期:250 nm !mMpb/&&S 填充因子:0.5 1P(&J 光栅高度:200 nm S DLvi!y 材料n_1:熔融石英(来自目录) {d<;BLA 材料n_2:二氧化钛(来自目录) n6<V+G)T XYrJ/!*. oCS2E =O& T~:|!` 偏振态分析 _iV]_\0W2 现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 .2)
=vf'd 如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 bm% $86 为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 jMNU ?m: %9oYw9H! F4L;BjnJ OEx^3z^ 模拟光栅的偏振态 JW.=T) pmWr]G3,*
OTDg5:> ^Yj xeNY 瑞利系数现在提供了偏振态的信息: fw6UhG 在圆锥入射角为0(𝜑=0)时, 。这说明衍射光是完全偏振的。 \>QF(J [8 对于𝜑=22°, 。此时,67%的光是TM偏振的。 ',^+bgs5 对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 Y!J>U ,#?uJTLH Passilly等人更深入的光栅案例。 jhbonuV_ Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 kn"(mJe$ 因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 mZz="ZLa: Y5ZZ3Ati
<Z}SKR"U% uvP2Wgt 光栅结构参数 D,qu-k[jMI 在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 3psU?8( 由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 5NoI~X= 由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 uVyGk~ 但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 G)v
#+4
?`zXLY9q7 ^j#rZ;uc
光栅#1——参数 YW u cvw& 假设侧壁倾斜为线性。 p~HW5\4 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ivDGZI9 为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 t58e(dgi 光栅周期:250 nm l7# yZ*<v 光栅高度:660 nm ,C%eBna4Iq 填充因子:0.75(底部) WOuEW w= 侧壁角度:±6° ib{-A& n_1:1.46 Q'_z<V n_2:2.08 w2_bd7Wp< H"ZZ.^"5FV
M9zfT!- #Zrlp.M4 光栅#1——结果 [kE."# 这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 b&1`NO 与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 F1L:,.e` ^&y$Wd]6
jck}" N Y"A/^] 光栅#2——参数 .{y
uo{u 假设光栅为矩形。 pPd#N'\* 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 5j~$Mj` 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 _6ay-u 光栅周期:250 nm Yn8= 光栅高度:490 nm >4t+:Ut: 填充因子:0.5 -D6exTxh" n_1:1.46 4Y[1aQ(% n_2:2.08 0RoU}r@z4 giz7{Ai |4'Y/re E Cyyl 光栅#2——结果 M(/r%-D 这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度,特别是图表的趋势。 B^g ?=|{ 与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 )7h$G-fe 2RSt)3!}, zc[Si bT Ja9e^`i;
|