切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 177阅读
    • 0回复

    [技术]衍射级次偏振状态的研究 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    5423
    光币
    21295
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 08-22
    摘要 $wn0oIuW  
    ` Z/ MQ  
    光栅结构广泛用于光谱仪,近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法(FMM),以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中,可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化,并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中,讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 Yep~C %/}  
    -w>ss&  
    ef)zf+o  
    概述 )\j dF-s  
    I~6 o<HO  
    Ndmw/ae  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 #a2gRg  
    •为此,如示意图所示,在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 +KD7Di91<K  
    •为了在特定示例中讨论该主题,在第二部分中根据Passilly等人的工作(2008年)选择光栅配置和相应参数 bdLi _k  
    74a@/'WbE  
    >x3lA0m  
    P -nhG  
    衍射级次的效率和偏振
    <5,|h3]-#  
    (KwC,0p  
    KQvSeH>r  
    •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 N>,`TsUwW  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 ji ./m8(  
    •在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。 ,lStT+A  
    •因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 q5L^>"  
    •特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 h6OQeZ.  
    EFljUT?&  
    )XGz#C_P  
    光栅结构参数 i>]PW|]  
    Z/:F)c,x  
    =>B"j`oR  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 xVbRCu#Z  
    •为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线 e,VF;Br  
    •因此,选择以下光栅参数: abm 3q!a-  
    - 光栅周期:250 nm y.J>}[\&x  
    - 填充系数:0.5 L!zdrCM  
    - 光栅高度:200 nm .=TXi<8Brw  
    - 材料n1:熔融石英 ]W14'Z  
    - 材料n2:TiO2(来自目录) aEvbGo  
    rU&Y/  
    .ex;4( -!  
    h=gtuaR4  
    偏振状态分析  <{Y3}Q  
    ){w{#  
    H~nX! sO  
    •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 q,@# cQBV  
    •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 2#R$-* ;#  
    •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。 U364'O8_  
    Se'SDJl=  
    jIT|Kk&]  
    5l1R")0`t_  
    产生的极化状态 *>:phs~r{  
    `| ?<KF164  
    W1X3ArP]m8  
    I V# 8W  
    >fI\f <ez  
    其他例子 UTKyPCfj  
    SDO:Gma  
    U@y)x+:  
    •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。 k+-?b(z)$  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 TG$ #aX\'  
    tt?`,G.(]  
    :G@z?ZJ[  
    /Tm+&Jd  
    光栅结构参数 r/'!#7dLG-  
    GJcxqgk$  
    g{6jN  
    •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 ?SFQx \/  
    •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。 ZN $%\,<  
    •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。 27ZqdHd  
    •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 m8{8r>6*  
    0}NDi|o  
    Eej Lso#\  
    光栅#1 ?g4Rk9<!i  
    D tZ?sG  
    PY7H0\S)  
    7>gjq'0  
    N Nk  
    •仅考虑此光栅。 wW*7  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 o{#aF=`{  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 %P s.r{%{  
    •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 4Z%1eOR9V  
    /g+-{+sx  
     ?{"r(  
    假设光栅参数: ^zV_ vB)n  
    •光栅周期:250 nm 6 ScB:8M  
    •光栅高度:660 nm T}^3Re`i  
    •填充系数:0.75(底部) M;y*`<x  
    •侧壁角度:±6° 4xg)e` *U  
    •n1:1.46 z7IJSj1gQI  
    •n2:2.08 9.\SeJ8c  
    =AzPAN#e  
    光栅#1结果 Mw RLv,&"  
    M#o.O?.`  
    vwu/33  
    •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。 Sk+XBX(}  
    •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。 -}UY2)  
    •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。
    ;dUKFdKH}  
    Z}!'fX."  
    nC,QvV  
    ^7+;XUyg  
    光栅#2 #T8o+tv  
    !gW`xVGv  
    -(?/95 Y  
    FCNYfjB%  
    8WQ#)  
    •同样,只考虑此光栅。 AVD hgJv  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 L>IP!.J]?  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 *:TwO=)  
    假设光栅参数: <e BmCrJ  
    •光栅周期:250 nm C8|Ls(4Ck  
    •光栅高度:490 nm HL"c yxe  
    •填充因子:0.5 ;6PU  
    •n1:1.46 *O'|NQhNx>  
    •n2:2.08
    lfM vNv  
    (.!9  
    光栅#2结果 ek<B=F  
    ?aTH<  
    wnd #J `  
    •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。 Wo&22,EB  
    •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。 heIys.p  
    •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。 vaF1e:(  
    5fk A?Ecqq  
    &_Cc  
     
    分享到