-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-04-02
- 在线时间1761小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 Tn /Ut}]O ? -CV
%l 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。 'Wtf>` jx'2N~$
:SK<2<8h _!%M% 任务说明 H@Q` aTG[=)xL yZ5x88 > o _(0 简要介绍衍射效率与偏振理论 %6Rn4J^^ 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。 ?d~]Wd !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: 4QO/ff[ o P,U$ %C! 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。 $HxS:3D%D 如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: "Tv:*L5 X% X$Y6 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+1Qf -<PC"B 光栅结构参数 )d:K:YXt 研究了一种矩形光栅结构。 KxX[S.C 为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 5a6VMqQ6 根据上述参数选择以下光栅参数:
Y<aO 光栅周期:250 nm qF'~F`6 填充因子:0.5 0 7\02f 光栅高度:200 nm %Lyz_2q A 材料n_1:熔融石英(来自目录) vlu$!4I 材料n_2:二氧化钛(来自目录) -p]>Be+^x nc&Jmo7 -~\f2'Q Q-(Dk?z{ 偏振态分析 E23w *'] 现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 VXwPdMy*L 如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 <ZVZ$ZW~D 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。 9qre|AA |AC6sfA+ KJdzv!l= GQ[pG{_+ 模拟光栅的偏振态 K#wK1 Sv @701S(0'7
C.(
yd$, 6rT4iC3Q{ 瑞利系数现在提供了偏振态的信息: YmgCl!r@ 在圆锥入射角为0(𝜑=0)时, 。这说明衍射光是完全偏振的。 R1/q3x 对于𝜑=22°, 。此时,67%的光是TM偏振的。 LN\[Tmd & 对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 jq[x DwPG AEqq1A Passilly等人更深入的光栅案例。 :!']p2B 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。 ~~q}cywBk 因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 as#J qE p-Pz=Cx-
>C# kqxfg ]-a{IWVN 光栅结构参数 oq. r\r
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 Ye@t_,)x 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。 A0>x9 XSkJ 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。 }[v~& 但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 `iQqhx
A9;0y jae u7#z^r 光栅#1——参数 r)8z#W>s 假设侧壁倾斜为线性。 r0{]5JZt/ 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Pin/qp&Fa8 为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 v?)SA]; 光栅周期:250 nm uREu2T2 光栅高度:660 nm Pr/]0<s 填充因子:0.75(底部) ]"h=Qc 侧壁角度:±6° vI|As+`$d n_1:1.46 hfv%,,e n_2:2.08 D%gGRA H`el#tt_
W+hV9 k!owl+a
光栅#1——结果 c{4R*|^ 这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 "lrA%~3%[P 与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 HTR1)b 7=3O^=Q^Q
.Q[yD<)Ubs R&Ci/ 光栅#2——参数 LwQH6 !;[ 假设光栅为矩形。 x5F@ad9 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 jyQVSQs 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 J3IRP/*z 光栅周期:250 nm 'HB~Dbq`V 光栅高度:490 nm ^Plc}W7h 填充因子:0.5 EY$?^iS n_1:1.46 61|B]ei/ n_2:2.08 C0(sAF@ >3P9 i ;W
tT-=hDw enumK\ 光栅#2——结果 =:/>6H1x 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。 x8/us 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。 41}/w3Z4 /buWAX1 -)RJ\V^{9
|