首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> FRED,VirtualLab -> 衍射级次偏振状态的研究 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2020-09-01 09:59

衍射级次偏振状态的研究

摘要 C9-IJj  
<}~`YU>=v  
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。 yoKl.U"&  
XeD9RMT  
$d1+d;Mn  
概述 -aCtk$3  
f\sxx!kt  
GE`:bC3  
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 o8+ZgXct  
•为此,如示意图所示,在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 l MCoc'ae  
•为了在特定示例中讨论该主题,在第二部分中根据Passilly等人的工作(2008年)选择光栅配置和相应参数。 W+ tI(JZ  
(?SK< 4!  
G=lcKtMdg  
Qp{gV Ys  
衍射级次的效率和偏振
v\Zni4  
M)Iu'  
k!e \O>+  
•通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 {@1C,8n;  
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 7 jq?zS|  
•在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。 BU[ .P]  
•因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 uT8@p8  
•特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 G% wVQ|1  
j4wcxZYY~  
Z:3N*YkL  
光栅结构参数 nQuiRTU<  
a []Iz8*6e  
Lpw9hj|  
•此处探讨的是矩形光栅结构。 YfBb=rN2s  
•为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线。 # Ny  
•因此,选择以下光栅参数: 3$Ew55  
- 光栅周期:250 nm +Hz});ix<  
- 填充系数:0.5 TJ@@k SSbl  
- 光栅高度:200 nm 8X=cGYC#  
- 材料n1:熔融石英 ,}15Cse  
- 材料n2:TiO2(来自目录) KlMrM% ;y  
(~F{c0 \C  
BZy&;P  
 %Gp%l  
偏振状态分析 Jx ;" @  
BKDs3?&  
+TW9BU'a^  
•使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 -"qw5Y_oF?  
•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。 J+f .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。 t0_o .S  
t3ua5xw  
RXa&*Jtr -  
m1x7f% _  
产生的极化状态 sS5 ]d8  
|FZ)5  
=a>a A Z  
5Hvg%g-c  
"dfq  
其他例子 \F]X!#&+  
pKDP1S# <  
m+p}Qi8i)  
•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。 s(56aE  
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 j .Ro(0%  
,Y&LlB 2  
}X{#=*$GQ  
' uvTOgP,  
光栅结构参数 }ge~Nu>w  
<V?M~u[7f  
0yW#).D^b  
•在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 w~J 7|8Y  
•由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 fE"Q:K6r2  
•由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 dz fR ^Gv  
•当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 vK2sj1Hzr  
,"?h _NbF  
,KvF:xqA  
光栅#1 x`8rR;N!  
{awv= s  
0r?975@A  
pG?AwB~@n  
%H=d_Nm{  
•仅考虑此光栅。 PW(4-H  
•假设侧壁表现出线性斜率。 pvL)BD  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 f49pIcAq  
•为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 :3`6P:^  
FqQqjA  
XWH{+c"  
假设光栅参数: #<ppiu$  
•光栅周期:250 nm oBZ\mk L  
•光栅高度:660 nm  pME17 af  
•填充系数:0.75(底部) j8p</gd  
•侧壁角度:±6° %:I\M)t}k  
•n1:1.46 U ObI&*2  
•n2:2.08 #/fh_S'Z  
6*`KC)a  
光栅#1结果 ~B!O X  
d-e6hI4b  
MfNxd 6w  
•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。 *a_U2}N  
•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。 -2NXQ+m ;  
•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。
SMHQo/c r  
t']d_Vcza  
+<5q8{]Pk  
yuyI)ebC  
光栅#2 rQ~7BlE  
j#^EZ/  
nx #0*r}5  
}Rujh4*  
j`JY3RDD  
•同样,只考虑此光栅。 p<b//^   
•假设光栅有一个矩形的形状。 gO>XNXN{  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 +/u)/ey  
假设光栅参数: 3m RP.<=  
•光栅周期:250 nm *|)a@V L  
•光栅高度:490 nm wf47Ulx  
•填充因子:0.5 ,(d\!T/]'  
•n1:1.46 oNW.-gNT  
•n2:2.08
Y+il>.Z  
Lhg4fuos@)  
光栅#2结果 l=EnK"aU  
3khsGD@  
pq8XCOllXx  
•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。 U^qQ((ek  
•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。 *nb `DR  
•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。 tC;L A 4  
R8[l\Y>Ec  
OIi8x? .~]  
文件信息 ?`9XFE~a!  
-D=J/5L#5  
B4tC3r  
h"~i&T h  
9o)sSaTx=  
QQ:2987619807 yT[CC>]l  
查看本帖完整版本: [-- 衍射级次偏振状态的研究 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计