-
UID：317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2026-01-19
- 在线时间1914小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 Xqx mvN Oh]RIWL 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。 KN \*|) N#!**Q 0  9% wVE] 概述 Yfa` }hQ 3;t {V$ L3s1a -K
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 grWmF3c#
•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。 Q}qw` L1
•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。 \]7i-[
1Bl;.8he.)
 hP $v,"$
,fR /C
衍射级次的效率和偏振 O_bgrX g6x -rXo}I,VI t_\;G~O9-M
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 a* Gi Lq
•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。 ~REP@!\r^
•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）。 .r4M]1Of
•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。 Lo-\;%y
•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。 C A 8N
 K'tckJ#% ^{+,j}V_H 光栅结构参数 A."]6R< T x
6\ NBaXfWh
•此处探讨的是矩形光栅结构。 `= FDNOwp
•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。 VQe@H8>3
•因此，选择以下光栅参数： A
KjCm*K(q
- 光栅周期：250 nm Of?3|I3 l
- 填充系数：0.5 A!bH0=<I
- 光栅高度：200 nm 4w<4\zT_U}
- 材料n1：熔融石英 TLWU7aj&!
- 材料n2：TiO2（来自目录） QgB%\mO=
JrA\ V=K  }g]O_fN7~ vO nhJN 偏振状态分析 Y VT\@+C' p*l]I *x'< 0n('F
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 Hgf eSH
•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。 UL <*z!y
•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。
wz1fl#WU
Vh o3I[C
 !c#~g0H+ Sn~h[s_( 产生的极化状态 2Ysl|xRo iF !r}fUU6
 \Ng|bWR>LQ  `j1(GQt
?VaAVxd29 其他例子 tLc 9- x}(p\Efx ~P5;k_&
•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。 #\Ls M
~,
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ~Q3 6lR
,' >,N/JA  l$mfsm|{: m
c q!_#{y 光栅结构参数 >ngP\&\ L kA_M'G [t.x cO
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 s J~Wz Q
•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。 HAOl&\)7"_
•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。 <-avC/M$d
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ^9wQl!e
ob
 1 Ka,u20 W]l&mr 光栅＃1 p ipO ,n
r)Dln5F
 i{. %4tA4 *~H\#N|x WY3D.z-</
•仅考虑此光栅。 fAHf}j
•假设侧壁表现出线性斜率。 I%qZMoS1h
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 OqNt Tk+
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 KM o]J1o
H1^m>4ll9 m.0: R
假设光栅参数： p.5 0BcDg
•光栅周期：250 nm #eKg!]4-R
•光栅高度：660 nm .
v
L4@_
•填充系数：0.75（底部） !`$ xN~_
•侧壁角度：±6° C!%\cy%Xj
•n1：1.46 6r3.%V.&
•n2：2.08 Q`* v|Lp
3|qT.QR`Z 光栅＃1结果 \ =(r6X Aq~}<qkIF+ `N.^+Mvx-
•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。 $ &III
•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。 ZT'VF~
•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。 )CAEqP
dd&n>A3O=  7>sNjOt@M ` <3xi9 光栅＃2 E!_mXjlPc
Y(D&JKx
 tITx+i
a"6AZT"8 IA$)E
•同样，只考虑此光栅。 7F!(60xY
•假设光栅有一个矩形的形状。 !Ic{lB
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 k.MAX8
假设光栅参数： W7 iml|WV0
•光栅周期：250 nm |gP9^B?3
•光栅高度：490 nm \ f6@B:?y
•填充因子：0.5 Q3OGU} F
•n1：1.46 m.|__L
•n2：2.08 m5w ZS>@ vy&< O 光栅＃2结果 HC[)):S*
hynX5,p;. 8; vp a*
•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。 FK ~ FC: K
•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。 p# fd+
•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。 WhY8#B'?
/xseI)y.B
 [->uDbt zL
|
