-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-07-08
- 在线时间1811小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 mbv\Gn#> >x@]wsj 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。 <ro0}%-z>M 1i#uKKwE l5Z=aW Q 概述 3 1KMn +`9
]L]J]4 @Ek''a$ •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 & S_gNa •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。 _CAWD;P •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。 [&t3xC, B)/X:[
Htl6Mr*{ 2\l7=9 ]\3 衍射级次的效率和偏振 %!%3jo0t J}EQ_FC"$ Gnp,~F" •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 i;lzFu)G •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。 l"o@.C}f/ •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)。 LW?] ~| •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。 W=}l=o!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。 \$^ z.
]Gow hJ.XG<?]$ 光栅结构参数 I?dh"*Js& y/mxdPw En8-Hc#NC •此处探讨的是矩形光栅结构。 *!%y.$\cE •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。 iq,qf)BY.| •因此,选择以下光栅参数: ~[Mk QJxe - 光栅周期:250 nm #9EpQc[4 - 填充系数:0.5 ~cy/\/oO - 光栅高度:200 nm kLMg|48fdI - 材料n1:熔融石英 -en:81a# - 材料n2:TiO2(来自目录) b')CGqbbmT ps"crV-W gg'lb{oG !FipKX 偏振状态分析 _7~O>. iU9de %\\l/{`eW •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 f3lFpS •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。 0`"]mYH •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。 5FtbZ1L X3(:)zUL
T({:Y. A; T9KzVxHp5 产生的极化状态 Z/sB72K1 3m#v|52oj
tS#EqMf&o w4:S>6X ;nji< 其他例子 1d7oR`qr {2R b^K gZ
•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。 b=:AFs{ •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 B@HW@j dl'pl "^ydoRZ Wd_bDZQ 光栅结构参数 $6XSW # ,u7lAz M A} = •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 L-^vlP)Vu •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 m;WUp{' •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 iN0pYqY* •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 apF!@O^}y
C 6Bh[:V& l^:m!SA_ 光栅#1 UAnq|NJO 699z@>$}
" _jIqj6C ^6#FqK+{u rhMsZ={M •仅考虑此光栅。 Sh=E.! •假设侧壁表现出线性斜率。 ?Vb=W)Es •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Ljq/f&
c •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 g[@Kd dD1`[% pM@|P,w { 假设光栅参数: XPd>DH(Yc •光栅周期:250 nm &Sj<X`^ •光栅高度:660 nm q5 I2dNE •填充系数:0.75(底部) Op,Ce4A •侧壁角度:±6° }+nC}A"BC •n1:1.46 v$K`C; •n2:2.08 lInq= 24:;vcb 光栅#1结果 ;
@
h{-@ 00Tm0rY :J@q
Xa •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 Vpt)?];P •相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 [VT& •与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。 xoTS?7 e,={!P"f 9hHQWv7TgK 0AY23/ 光栅#2 S]KcAz( fX %:h)8e-;
T3[\;ib} ~cz]Rhq ^b~&}uU •同样,只考虑此光栅。 }pbyC •假设光栅有一个矩形的形状。 W'E!5T^ •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 t LdBnf 假设光栅参数: Cc0`Y lx~( •光栅周期:250 nm 6`]R)i] •光栅高度:490 nm df
nmUE •填充因子:0.5 LG [2u •n1:1.46 Cfyas' •n2:2.08 |VB}Kv
6TbDno/!' 光栅#2结果 #]vq
<Y xrA(#\}f$ tE]g*]o •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。 9r
fR •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。 };+ ' •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。 'X_iiR8n@p *#+d j"
I--WS[
|