-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-10-22
- 在线时间1881小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 5|I[>Su L3p` 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。 r&2~~_d3y {\z({Wlb] N~ ?{UOZd 概述 ;=9
>MS} 8:o<ry Maqf[
Vky •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 /Ux*u# •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。 1N\D5g3 •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。 ~+H"
-+ r,]#b[:.s|
1Fe^Qb5G W>=o*{(YO 衍射级次的效率和偏振 Dgql?+2$ QnI.zq
V `$YP<CJeq •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 c.|l-zAeX •该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 5PIZh< •在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。 ';G1A •因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 7P B)'Wl"6 •特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 IF +i3#$
D&ve15wL #"ftI7=42 光栅结构参数 ycJg%]F*5 ai'4_ Z Dhx5SL& •此处探讨的是矩形光栅结构。 Fa epDjY8 •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。 : 5U"XY x@ •因此,选择以下光栅参数: n q19Q) - 光栅周期:250 nm R|P_GN6> - 填充系数:0.5 M('d-Q{B7L - 光栅高度:200 nm 2T)sXB u - 材料n1:熔融石英 hAqg Iu* - 材料n2:TiO2(来自目录) DOQc"+ =l9T7az 1mSaS4!"B +-a&2J;J' 偏振状态分析 :+%Zh@u\ $>R(W=Q RkuuogZ •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 UzKFf&-:;K •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 M0c9pE •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 aVe/
gE A
K/z6XGy
#Rew [\$ )ZejQ}$ 产生的极化状态 %5 J.RAmU <
t=R6mjb >J=<bhR '+*-s7o{ 其他例子 p{=QGrxB* quo^fqS&a . -"E^f •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。 O}#yijU3e •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 -@IL"U6 O4No0xeWo q6wr=OWD `!G7k 光栅结构参数 ]$M<]w,IJ2 *o' 4,+=am cgj.e •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 M;Wha;%E" •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。 5]jIg<j •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。 p8, 0lo •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 }t>q9bZ9z
b>~RSO* 2 [!Mx&^ 光栅#1 HXJ9xkrr f]d!hz!
\,sg)^w@ .h;Se ^GYq#q9Q •仅考虑此光栅。 :+,st&(E •假设侧壁表现出线性斜率。 1]\TI7/n •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 =V|Nn0E •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 EX?h0Uy V+w u }#= Od e 假设光栅参数: 16@);Ot •光栅周期:250 nm HPa|uDVv •光栅高度:660 nm 9b6!CNe! •填充系数:0.75(底部) aQcN&UA@ •侧壁角度:±6° $Kq<W{H3ut •n1:1.46 ,.g}W~S) •n2:2.08 Q-zdJt >$F:*lO 光栅#1结果 +zRh
fIJHH V2yveNz\7 ;o$;Z4:.D •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 St>`p- •相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 W3LP
~ •与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。 Z~3u:[x"; IMad$AKc fQQ|gwVki ):bu;3E 光栅#2 wO"GtVd -NDi5i\
lIuXo3 {(\(m/!Z KtMbze •同样,只考虑此光栅。 3 C"_$?y" •假设光栅有一个矩形的形状。 fr#Qz{ •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 k!doIMj 假设光栅参数: tF`MT%{Va •光栅周期:250 nm KzkgWMM •光栅高度:490 nm >%c*Xe •填充因子:0.5 \n@V-b •n1:1.46 +{6`F1MO •n2:2.08 L#j|2H| +5*vABvCu 光栅#2结果 >I-g[* ]
C,1%( n+quSF) •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。 2cjEex:& •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。 vOgLEN&] •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。 CT}' ")Bm l^,qO3ES
d~<QAh#rG
|