-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-07-02
- 在线时间1809小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 ]EfM;'j[ b@ OF 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。 Psw<9[ WVdF/H k~=W1R% 概述 i/j eb*d0 _5H0<%\ +?ilTU •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 eD)@:K •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。 v
O@7o •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。 ij&T\):d a]t| /Mq
xi}3)5 y1t,i.
[ 衍射级次的效率和偏振 j%Wip j;c d6zfP1lQ @%gth@8 •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 u$
a7 •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。 <]'1Y DA •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)。 O>/&-Wk= •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。 Ybp';8V •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。 0/fA>%&
q4]Qvf> 9PWqoz2c 光栅结构参数 j!/=w q }HxC~J" !b?`TUt •此处探讨的是矩形光栅结构。 SxW.dT8{ •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。 E=RX^ 3+} •因此,选择以下光栅参数: Ct9dV7SH - 光栅周期:250 nm QP<vjj% - 填充系数:0.5 P*3PDa@ - 光栅高度:200 nm 9N;y^
Y\ - 材料n1:熔融石英 }q=uI` - 材料n2:TiO2(来自目录) _&K>fy3t& U^d!*9R A*TO0L ;C~:C^Q\H 偏振状态分析 k@9CDwh*s gF~#M1!! "q3W&@ •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 ^9
Pae) •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。 Zz^!QlF •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。 `c /mmS 7Lx=VX#]q
+a74] H" _7N^<'B 产生的极化状态 W,|JocDq ;\rKkH"K8n
d5l].%~ /YD2F K%3{a=1 其他例子 V[avV*;3i -(l/.yE{X 2_CJV •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。 IpKpj"eoLy •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 *L=F2wW C~8;2/F7 e3}o3c_ 6w*q~{"( 光栅结构参数 );1UbqVPD ,xuA%CF-S T )"Uq •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 on)$y&lu •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。 ZGC*BP/ •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。 /4Jm]" •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 i3U_G^8
+=g9T`YbE T56%3i 光栅#1 V^qkHm e H*vd
7N}==T89[ sX|bp)Nw &v.Nj9{zi •仅考虑此光栅。 Gu5%P ou •假设侧壁表现出线性斜率。 (cdtUE8 •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 d <Rv~F@
•为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 v)-:0f wSIfqf+y aT20FEZ; 假设光栅参数: q
!Nb-O{ •光栅周期:250 nm
&b!|Y •光栅高度:660 nm yvt
:/X •填充系数:0.75(底部) K4j2xSGeo •侧壁角度:±6° CK#SD|~: •n1:1.46 ^eY% T5K •n2:2.08 -|YDKcL ;ep@
)Y 光栅#1结果 y)0wM~E;2 g"|Z1iy|9 Oj0,Urs7 •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。 !1fAW!8 •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。 CT#u+]T •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。 jb0LMl}/A JmJNq$2#c RZ GD5`n z<z\) 光栅#2 V;%DS)- dXewS_7
m5KAKpCR, _~a5;[~ PBY^m+
•同样,只考虑此光栅。 tk~<tqMq •假设光栅有一个矩形的形状。 Z!SFJ{ •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Ub| -Q 假设光栅参数: 7B8.;0X$W •光栅周期:250 nm cH{[\F"Eb •光栅高度:490 nm X+;{&Efrl •填充因子:0.5 ZDt|g^ •n1:1.46 6Cz%i6) •n2:2.08 wh)Ujgd SVj4K\F 光栅#2结果 <6[P5> 7@l.ZECJ1 \*.u(8~2o •同样,左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果,由Passilly等人发表的结果如右图所示。 <WGx
6{ •相比之下,这两张图再次表现出非常好的匹配,尤其是图的轨迹。 ?^3Q5ye •与参考相比,光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 z57|9$h}w mmx;Vt$i
ua
HB\Uc
|