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 2021-05-06 09:44

衍射级次偏振状态的研究

摘要 P7X3>5<;q  
BC#`S&R  
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。 (3K,f4S@  
^Et^,I:`  
asQ^33g z  
概述 y'6lfThT  
WOgkv(5KN  
5l,Lp'k  
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 V~8]ag4  
•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。 sWTa;Qi  
•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。 +u |SX/C  
[g@Uc  
`p)U6J  
Qo]qs+  
衍射级次的效率和偏振
TrgKl2xfx  
b5~p:f-&4B  
2.{zf r  
•通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 DgRn^gL{Q  
•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。 u!HbS*jqq  
•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)。 wU/fGg*M2  
•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。 p")"t`k7  
•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。 _/ 5  
x!7!)]h  
M`iE'x  
光栅结构参数 {a2Gb  
^VnnYtCRz  
00-2u~D&  
•此处探讨的是矩形光栅结构。 6h) &h1Yd  
•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。 }YiFiGf,  
•因此,选择以下光栅参数: 00>knCe6  
- 光栅周期:250 nm j:8Pcx  
- 填充系数:0.5 ([SJ6ff]&  
- 光栅高度:200 nm b!/-9{  
- 材料n1:熔融石英 tr A ^JY  
- 材料n2:TiO2(来自目录) oFzmH!&ED  
-`X`Ff  
))X"bFP!3  
/nh3/[u  
偏振状态分析 iTT7<x  
YJDJj x  
;Ob^@OM  
•使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 1<Uv4S  
•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。 W8-vF++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。 dtG>iJ  
McbbEs=)  
pFBK'NE  
E KJ2P$  
产生的极化状态 4kK_S.&  
 zDxJK  
R%9,.g <  
&- My[t  
+T,0,^ *  
其他例子 D deKZ)8  
b`GKGqbJ  
05jjLM'e  
•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。 `4Fw,:+e  
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 xlsAct:  
IO2@^jup  
 7?vj+1;  
& \C1QkI  
光栅结构参数 8RVRfy,w  
HqyAo]{GN  
4)XB3$<  
•在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 (*T$:/zI S  
•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。 g">^#^hBE  
•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。 d\c)cgh%  
•当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 g^jTdrW/s  
>oi?aD%  
L)9Z Op5  
光栅#1 `Hu2a]e9  
{=U*!`D  
fMM%,/b{  
7e#|Iq:o  
HHs!6`R$0c  
•仅考虑此光栅。 Bf[`o<c  
•假设侧壁表现出线性斜率。 {DUtdu[  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 <LJb,l"  
•为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 Bob-qCBV  
F]0 qt$GO  
&xt GabNk  
假设光栅参数: Jy('tfAHp  
•光栅周期:250 nm ]9W7]$  
•光栅高度:660 nm rJRg4Rog  
•填充系数:0.75(底部) `9T5Dem|#  
•侧壁角度:±6° /wP2Wnq$  
•n1:1.46 & Yx12B\  
•n2:2.08 80o'=E}"  
$(*>]PC+)  
光栅#1结果 B;piO-hH  
7 Z? Hyv  
5;HCNwX  
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 M7&G9SGZ  
•相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 (zk/>Ou  
•与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。
9E[==2TO  
&$l#0?Kc^  
Fw}|c  
@:>gRD  
光栅#2 kZi/2UA5Z  
)me`Ud  
y3PrLBTz  
;&O *KhLH  
-YrMVoZl  
•同样,只考虑此光栅。 h[<l2fy  
•假设光栅有一个矩形的形状。 9^nRwo  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 T{yJL<  
假设光栅参数: H(y Gh  
•光栅周期:250 nm U;!J(Us  
•光栅高度:490 nm +F2X2e)g"  
•填充因子:0.5 ^r mQMjF  
•n1:1.46 IcGX~zWr  
•n2:2.08
K{B|  
ovDPnf(  
光栅#2结果 j9vK~_?;  
AD@ {7  
QBN\wL8g  
•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。 qOnGP{   
•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。 ibG>|hV  
•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。 w8 `1'*HG  
o/n4M]G  
t`>Z#=cl\  
文件信息 YBF$/W+=9|  
f$vTDak  
k]`-Y E  
Bvh{|tP4  
[9#zE URS  
QQ:2987619807 Z_ Y'#5o#  
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