-
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。 4(NI-|q0 s*;~CH-[
f!<mI8H 8wOr`ho B 任务说明 Tn|reXc0e |zf||ju .|K5b]na 1D$k:|pP~ 简要介绍衍射效率与偏振理论 &nq[Vy0kO4 某个衍射级次(𝑛)的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的,瑞利系数包含了每个衍射级次(矢量)电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 v'uQ'CiH 如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率: a[/p(O Cfi5r|S 其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 shD$,!
k 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: -M4#dHR_! :?,&u,8 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 。 7W*OyH^ 2:]Sy4K{ 光栅结构参数 uo0(W3Q * 研究了一种矩形光栅结构。 oq|K:<l 为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 C]k\GlhB 根据上述参数选择以下光栅参数: \%K6T)9 光栅周期:250 nm 9wYbY* j 填充因子:0.5 c;WS !. 光栅高度:200 nm KP
i@wl3 材料n_1:熔融石英(来自目录) ixp %aRRP 材料n_2:二氧化钛(来自目录) ~DSle 3 =<<\Uo TZ/u"' ZS &CS= *)>$ 偏振态分析 te`4*t 现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 pG
(8VteH 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。 - na]P3 s 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。 5\pizD/17 =Ij;I~ /<n_X:[) cD 1p5U 模拟光栅的偏振态 3[c54S+(U , v R4x:W
v>,XJ 7P g}f@8;TY 瑞利系数现在提供了偏振态的信息: Q<M>+U;t 在圆锥入射角为0(𝜑=0)时, 。这说明衍射光是完全偏振的。 )t|M)z J 对于𝜑=22°, 。此时,67%的光是TM偏振的。 A;%fAI2Vr 对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 2JbCYCTC 6pH.sX$!_ Passilly等人更深入的光栅案例。 J^u{7K, Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 Wg#>2)> 因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 y+c+ / L8 v
+7<}
~; MRQE H#f
FU 光栅结构参数 5-MI7I@l 在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 \=w|Zeu{l 由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 \KTX{qI"f 由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 VlKWWQj 但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 N^O.P
w|N LK rK"x92P0 光栅#1——参数 }4$UlTA' 假设侧壁倾斜为线性。 VLR W,lR9O 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 d5h:py5 为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 /W fpA\4S 光栅周期:250 nm R+P1 +5 光栅高度:660 nm SoCa_9*X 填充因子:0.75(底部) xw`Pq6 侧壁角度:±6° 7%C6gU!r n_1:1.46 h]I ^%7 n_2:2.08 hivWQ$6% }LOAT$]XI
E<0Y;tR V4_ZBeWA 光栅#1——结果 cZA l.}/ 这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 *!vwW
T 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。 6m?}oMz oH$4K8j
} DoNp[` m$ "B=b2 光栅#2——参数 K;Fy&p^d 假设光栅为矩形。 G8j$&1`: 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 L~>pSP^a 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 (V#5Cs,o: 光栅周期:250 nm 9[T}cN=| 光栅高度:490 nm L2+~I<|> 填充因子:0.5 sZ_+6+ : n_1:1.46 [8[g_ n_2:2.08 ;~F&b:CyG |BN^5mqP6 .O@T#0&=_ mqQN*.8* 光栅#2——结果 (*F/^4p!$ 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。 x= X"4Mj0) 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。 -uX): h! icH\( @!`x^Tzz |bDUekjR
|