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 U6K!FOND  
4E 0 Y=  
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。 {wwkbc*  
qw35LyL  
kBr?Q  
概述 ';iLk[  
Jnl#d0) -  
x4^* YZc$,  
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 FwaYp\z  
•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。 q2}6lf,J K  
•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。 Dxp.b$0t  
@ ?CEi#-  
=?oYEO7  
%XiF7<A &  
衍射级次的效率和偏振
W)p?cK`  
kB3@;z:  
mh" 9V5T  
•通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 ;{:bq`56f  
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量,但并不区分最终出现的不同偏振状态。 R Y ";SfYb  
•在严格模拟光栅效率的过程中,例如利用傅里叶模态法,通过使用复数场求解均匀介质的波动方程(也称为亥姆霍兹方程)。 ^6i,PRScS  
•因此,对于每个衍射级次(𝑛)和偏振态,算法的结果以复数值瑞利系数给出。 E*G {V j  
•特定级次(𝑛)的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 Zy&?.d[z  
qfS ]vc_N  
SsfHp  
光栅结构参数 1%Su~Z"W>  
m>&:)K}m  
Gq0Q}[53  
•此处探讨的是矩形光栅结构。 F$nc9x[S  
•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。 F7lzc)  
•因此,选择以下光栅参数: kDWMget$  
- 光栅周期:250 nm RElIWqgY  
- 填充系数:0.5 =PAsyj  
- 光栅高度:200 nm *9)yN[w  
- 材料n1:熔融石英 >NMq^J'/  
- 材料n2:TiO2(来自目录) |@Sj:^cJD  
kS1?%E,)q  
D5$| vv1  
G^&P'*  
偏振状态分析 w7`09oJm  
hyVBQhk  
e763 yd  
•使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 (pT 7m  
•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。 ? uu,w  
•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。 'H8;(Rw  
$c1xh.  
t*(buAx  
C|-QU  
产生的极化状态 `g^bQ x  
DtglPo_(  
GB8>R  
|$G|M=*LN  
4"d'iY  
其他例子 i>{.Y};  
d$#DXLA\P  
<Oihwr@5<  
•为了不同状态之间接收高转换,在Passilly等人的工作中,研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 A?4s+A@Eg  
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 v18OUPPX  
vTq [Xe"  
&at>sQ'  
Kw87 0n<  
光栅结构参数 |}D5q| d@n  
SI9PgC  
Jm[_X  
•在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 ':#DROe!  
•由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 ='Fh^]*5  
•由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 ++Fv )KY@  
•当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 z#Db~  
h42dk(B  
nl+8C}=u  
光栅#1 mIah[~G  
f(E[jwy  
5#B M  
fx*Q,}t  
@~C C$Y$  
•仅考虑此光栅。 MwTouEGGgA  
•假设侧壁表现出线性斜率。  s4vj  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 X1 FKcWv  
•为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 bA02)?L  
;&`6b:ug  
^7iP!-w/  
假设光栅参数: Mt\.?V:  
•光栅周期:250 nm C8AR ^F W  
•光栅高度:660 nm X3R:^ff\  
•填充系数:0.75(底部) }dpE>  
•侧壁角度:±6° eZMfn$McJv  
•n1:1.46 q$7/X;A  
•n2:2.08 FJ{6_=@D  
I]6,hygs  
光栅#1结果 gVI T6"/  
d:JP935  
()(^B}VK  
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 U$ Od)  
•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。 .tA=5 QY,  
•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。
{-1N@*K  
GxS!Lk  
:uB(PeAv*  
K96N{"{iI%  
光栅#2 }.r)  
f6`W(OiE  
F!zGk(Pu  
VfkQc$/  
.Z(Q7j^  
•同样,只考虑此光栅。 &EJ/Rl  
•假设光栅有一个矩形的形状。 P#-p* 4  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 .\mkgAlyaM  
假设光栅参数: N fND@m{/  
•光栅周期:250 nm hr`,s!0Y  
•光栅高度:490 nm z LZ HVvL3  
•填充因子:0.5 &/8B (0<  
•n1:1.46 }%`f%/  
•n2:2.08
SS!b`  
7[:?VXQ  
光栅#2结果 @YbZ"Jb  
5,9cD`WR^  
<z8z\4Hz  
•同样,左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果,由Passilly等人发表的结果如右图所示。 lu;gmWz  
•相比之下,这两张图再次表现出非常好的匹配,尤其是图的轨迹。 D*t[5,~j  
•与参考相比,光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 iHeu<3O  
tY%T  
p<c1$O*  
文件信息 ;jh.\a_\  
G6pR?K+  
ufo\p=pGG  
:eFyd`Syw  
%J+k.UrM  
QQ:2987619807 BFZ\\rN`  
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