-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-04-23
- 在线时间1766小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 )TEm1\ >_\[C?8 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。 !iq|sXs &po!X ) Pf/8tXs} 概述
]G
D`
f +,]VXH<y [[pt~=0 •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 6B*#D.fd* •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。 L^zh|MEyzk •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。 GwfC l{l MTN*{ug2:
rL&Mq}7QK 3m9b 衍射级次的效率和偏振 ^}{x).
V#5$J Xp qGX#(,E9; •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 Z zjCS2U
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 4 R(m$!E! •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)。 |2%|= •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。 OScqf]H •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。 .ANR|G
!%D';wQ,/ 7(oA(l1V 光栅结构参数 rmo\UCD 15q^&l[Q K[
[6A: •此处探讨的是矩形光栅结构。 }r! +wp •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。 b$%Kv( •因此,选择以下光栅参数: |
oK9o6m4 - 光栅周期:250 nm ,lStT+A - 填充系数:0.5 N_S~&(I| - 光栅高度:200 nm .)_2AoT7[ - 材料n1:熔融石英 IVkB)9IW - 材料n2:TiO2(来自目录) K!.t}s.t AS@(]T#R c{_JPy gua7<z6=eh 偏振状态分析 Lt=32SvTn 5 7t.Ud )5LT!14 •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 lux
g1> •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 KYtCN+vsG •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 rhy-o? gwQMy$
<n 06(9BF fZ5 UFq_~s 产生的极化状态 d1/9
A-{ L!zdrCM
kHylg{i{" FZ?eX`, W.kcN, 其他例子 "n`z`{<n Q,^/Lm|]k )LIn1o_, •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。 7/51_=%kR •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 u*;H$& 2/folTR7 _<FUS'" ;'8Wl 光栅结构参数 5;HGS{` $b1>,d'oz |xcC'1WU •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 gqy>;A:kO •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 (C#0
ML •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。
IPK1g3Z •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ?L7DVwVa,I
e4SS'0| 2O
Ur">_ 光栅#1 CYgokS\=, 7Tdx*1 U
=<3HOOC xS tsw5d Wn+s:ov •仅考虑此光栅。 f^B'BioW( •假设侧壁表现出线性斜率。 X+N5iT •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ].kj-,5>f •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 7$Z_'GJ]1C W1X3ArP]m8 $j\>T@ 假设光栅参数: V~j^ •光栅周期:250 nm }bca-|N •光栅高度:660 nm # euG$( •填充系数:0.75(底部) ~LpkA`Hn! •侧壁角度:±6° U|tacO5w` •n1:1.46 [znN'Fg:" •n2:2.08 go AV+V7 uK$ Xqo%L 光栅#1结果 U@y)x+: [BD`h (~N?kh: •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。 RVttk )Ny •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。 (KyOo,a •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。 AZc=Bbh <ytzGDx ^rO"U[To X/2GTU7? 光栅#2 &lSNI5l L7buY(F(
r/'!#7dLG- `i
cs2po M9R'ONYAa •同样,只考虑此光栅。 \z.bORy •假设光栅有一个矩形的形状。 w=;> •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 A/I\MN| 假设光栅参数: A1+:y,wXs •光栅周期:250 nm AJEbiP •光栅高度:490 nm =YgH-{ •填充因子:0.5 N s0,Z#Z+ •n1:1.46 :Q("
•n2:2.08 mP
}<{oh`x XN Uw 光栅#2结果 B;(U?gC M{G}-QK_. T,9q~*" •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。 Jk(V ] •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。 T(x@gwc •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。 ca7Y+9<
; mW'3yM
N
Nk
|