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 d@ZoV  
"R23Pi  
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。 T%kKVr  
frc{>u~t  
D"cKlp-I6|  
概述 %K?iNe  
wu2:'y>n  
_IxamWpX$  
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 wWTQ6~Y%d  
•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。 EjSD4  
•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。 ,T$r9!WTM  
4 \ F P  
zmb@*/fK  
@h#Xix7  
衍射级次的效率和偏振
nhewDDu  
j=W@P-  
3D[=b%2\  
•通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 \5hw9T&[B  
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 #h N.=~  
•在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。 (;UP%H>  
•因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 skR,-:"8  
•特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 ]_u`EvEx6  
%K zbO0  
~C| ,b"  
光栅结构参数 s@~/x5jwCs  
<Oa9oM},d  
t#5:\U5r.  
•此处探讨的是矩形光栅结构。 G3dh M#!  
•为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线。 6vobta^w  
•因此,选择以下光栅参数: sJ~P:g  
- 光栅周期:250 nm &$#99\ /  
- 填充系数:0.5 [4>r6Hqxr  
- 光栅高度:200 nm v9rVpYc"  
- 材料n1:熔融石英 @.ZL7$|d  
- 材料n2:TiO2(来自目录) dIJGB==  
U5<@<j(@  
W-XpJ\_  
oLS7`+b$  
偏振状态分析 <d"Gg/@a  
-:S IS`0s  
TQJF+;%  
•使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 Z`s!dV]e9  
•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。 )%VCzye*{  
•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。 t$ZkdF  
_|<BF  
jNc<~{/  
)0-o%- e  
产生的极化状态 # X/Q  
m*oc)x7'  
s$GF 95^  
{mSJUK?TKl  
[Oy >R  
其他例子 sRq U]i8l  
%v4ZGtKC@  
zvr\36  
•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。 YPszk5hn  
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 9j#@p   
ETp'oh}?  
/9_#U#vhY  
pjN:&#Y]  
光栅结构参数 C[YnrI!  
l1<?ONB.#  
:;4SQN{2 O  
•在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 "'A"U  
•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。 _tj&Psp  
•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。 Dp^/gL=  
•当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 U3F3((EYJ  
 O<GF>  
f1Zt?=  
光栅#1 zZ,Yfd |W  
]y LhJ_^  
&Rp"rMeW  
N E= w6  
l~1AT%  
•仅考虑此光栅。 lLCdmxbT  
•假设侧壁表现出线性斜率。 `o si"o9  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 HmV /> 9  
•为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 o:UXPAj  
@\}YAa>>"I  
]MAT2$"le  
假设光栅参数: C4NRDwU|.  
•光栅周期:250 nm I/B1qw;MN  
•光栅高度:660 nm y $V[_TN  
•填充系数:0.75(底部) j}RzXJ~t  
•侧壁角度:±6° Zq*eX\#C  
•n1:1.46 s, XM9h>P4  
•n2:2.08 wFL3& *  
8R xc&`_X  
光栅#1结果 )#`H."Z  
Hr }k5'  
Z@J.1SaB  
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 SLoo:)  
•相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 g:gB`8w?  
•与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。
V8"Wpl9Cz  
g-@h>$< 1  
SxMj,u%X/  
%^.P~s6  
光栅#2 _/ Os^>R  
DU{bonR`  
D;js.ZF  
/cY^]VLe  
@2' %o<lF  
•同样,只考虑此光栅。 ^ vbWRG~  
•假设光栅有一个矩形的形状。 <k]qH-v4  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 TnE+[.Qu  
假设光栅参数: nGrVw&  
•光栅周期:250 nm /#t&~E_|  
•光栅高度:490 nm T:!MBWYe|  
•填充因子:0.5 Sz0+ <F#5  
•n1:1.46 '6zd;l9Z  
•n2:2.08
z $6JpG  
V(mn yI  
光栅#2结果 X+ f9q0  
XDLEVSly7  
40K2uT{cq  
•同样,左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果,由Passilly等人发表的结果如右图所示。 8$}OS-  
•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。 9L)L|4A.l  
•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。 7 g6RiH}  
Y<LNQ]8\G  
8tQ|-l *  
文件信息 UR3$B%i  
LprM;Q_  
=!<G!^  
>oqZ !V5[  
9]$`)wZ  
QQ:2987619807 v>-Y uS  
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