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摘要 ;'|Mt)\ U,Duq^l~s 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。 DaK2P;WP r
N.<S[ d{gj8 概述 w<4,;FFlZ/ z .xOT;t =VctG>ct| •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 '(qVA>S •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。 q3~RK[OCq •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。 knPo"GQW uPp9
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]w --32kuF&( 衍射级次的效率和偏振 [xrM){ItW QIcg4\d%s _kJ?mTk •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 R24ZjbKL •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。 =Y0>b4 •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)。 Ep@NT+VnI •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。 jW?siQO^ •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。 4ZRE3^y\"
:Hn*|+' }EW@/; kC 光栅结构参数 mp\`9j+{ d- wbZ)BR N@z+h •此处探讨的是矩形光栅结构。 l5 FM>q •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。 ] VN4;R •因此,选择以下光栅参数: <0,szw - 光栅周期:250 nm ;M95A - 填充系数:0.5 c<(LXf+61 - 光栅高度:200 nm g#=~A&4q - 材料n1:熔融石英 f a9n6uT - 材料n2:TiO2(来自目录) a9OJC4\ X+:>&&9 mJ>@Dh3>G $?dAO}f3O) 偏振状态分析 :*{>=BD CQLh;W`Dc XyS|7#o •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 * MJl( •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。 kH)JBx. •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。 ~HR/FGe?N <IX)D `mf
%?4G^f azUEp8`| 产生的极化状态 G?y'<+Awt 9O%4x"*PO
Hko(@z _>/T<Db V?k"BU 其他例子 mNvK|bTUT P p}N-me>_ 05|,-S •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。 PR&D67:Jy •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Ul<'@A8 BBub' ATeXOe }x[d]fcC 光栅结构参数 @;-6qZ eBK s-2r <z>K{:+> •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 xELnik_L2 •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。
`q ;79t •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。 ~/@5& |