切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 247阅读
    • 0回复

    [技术]衍射级次偏振态的研究 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    离线infotek
     
    发帖
    5734
    光币
    22822
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-12-18
    摘要 aF&r/j+}o  
    $ \Q<K@{  
    光栅结构广泛应用于各种光学应用场景,如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM,也称为RCWA),为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此,复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置,这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中,详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。 ku/\16E/k  
    r5MxjuOB1  
    HGO#e  
    2BoFyL*  
    任务说明 @-'/__cgt  
    )XLj[6j0  
    <|{L[  
    1YOg1 n+k  
    简要介绍衍射效率与偏振理论 ?,ZELpg n  
    某个衍射级次(𝑛)的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的,瑞利系数包含了每个衍射级次(矢量)电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 RLdl z  
    如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率: ==%`e/~Y  
    AMbKN2h1f  
    其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 W(;x\Nc7  
    如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: Ik`O.Q.}  
    E2^ KK:4s  
    因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 i{o#3  
    $Y8>_6%+T  
    光栅结构参数
    f ,tW_g  
    研究了一种矩形光栅结构。 't +"k8  
    为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 v<L=!-b^  
    根据上述参数选择以下光栅参数: iuiAK  
    光栅周期:250 nm 3p:=xL  
    填充因子:0.5 7~_{.f  
    光栅高度:200 nm }x*7l`1  
    材料n_1:熔融石英(来自目录) u?Fnln e4@  
    材料n_2:二氧化钛(来自目录) Y\.-v\uJu  
    (C,e6r Y  
    >%-Hj6%  
    :]vA 2  
    偏振态分析 !\QeBd+  
    现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 *8z"^7?^=  
    如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 "hL9f=w  
    为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 u3U4UK  
    !n|#|.0m  
    7$!yfMttu  
    :.Y|I[\E%  
    模拟光栅的偏振态 kW#S]fsfU  
    Hal7 MP  
    &=YSM.G  
    1o8wy_eSs  
    瑞利系数现在提供了偏振态的信息: xpF](>LC(  
    在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 @&;(D!_&  
    对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 Rv98\VD"  
    对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 KacR?Al  
    5?Bc Y ;  
    Passilly等人更深入的光栅案例 (B@X[~  
    Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 X:>$ 8^gS  
    因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 JjQ8|En  
    C@1CanL@3  
    |+98h&U~  
    tv0Ha A  
    光栅结构参数 ny)]GvxI  
    在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 ',GV6kt_k  
    由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 yf!,4SUkU  
    由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 98GlhogWt  
    但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 u#1%P5r&X  
    wzd`l?o,  
    {;*}WPYb  
    光栅#1——参数 ]fZ<`w8u}  
    假设侧壁倾斜为线性。 @dl8(ILk'  
    忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 >-M ]:=L  
    为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 f-4.WW2FN  
    光栅周期:250 nm P|N2R5(>T  
    光栅高度:660 nm C}q>YRubZ  
    填充因子:0.75(底部) BWh }^3?l  
    侧壁角度:±6° D|l,08n"?  
    n_1:1.46 pE2QnNr'  
    n_2:2.08 Oa! m  
    !siWEzw  
    ND5$bq Nu?  
    =Q-k'=6\  
    光栅#1——结果 3Hw[s0[$  
    这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 +TH3&H5I_A  
    与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 ?n.)&ZIx0  
    b HE7yv [  
      
    xST4}Mb^f  
    -p`L% xj\  
    光栅#2——参数 [[WF0q  
    假设光栅为矩形。 v8m`jxII64  
    忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 e`iEy=W  
    矩形光栅足以表示这种光栅结构。 9 #qeFBI  
    光栅周期:250 nm &+01+-1hW  
    光栅高度:490 nm z C=a3  
    填充因子:0.5 *nRNg.i3D  
    n_1:1.46 !77NG4B  
    n_2:2.08 :HRT 2I  
    */(I[p  
    /1d<P! H  
    s9O2k}]  
    光栅#2——结果 xzm@ v(  
    这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度,特别是图表的趋势。 e4\dpvL  
    与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 (?>cn_m  
       BtsdeLj|  
    _'!kuE,*1  
     
    分享到