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 2021-05-25 10:58

衍射级次偏振状态的研究

摘要 dAga(<K  
!N!M NsyDz  
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。 <nIU]}q  
&npf %Eub  
iPHMyxT+S  
概述 7\jH?Zi  
L5U>`lx6$  
y 5=J6a2.  
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 m 81\cg  
•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。 +LrW#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。 9N9|hy  
's*UU:R  
%zY3,4~  
)L_jR%2j  
衍射级次的效率和偏振
5nEvnnx0  
ZtIK"o-|!  
dU+1@_  
•通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 p|W:;(  
•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。 {qj>  
•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)。 2Q<_l*kk(  
•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。 sYXVSNonm  
•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。 qo'pU/@  
=#1/<q)L  
i++ F&r[  
光栅结构参数 8lbNw_U  
d'DS7F(c{  
@ '<lD*W  
•此处探讨的是矩形光栅结构。 =niU6Q}  
•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。 E4 JS   
•因此,选择以下光栅参数: .t\ Yv/|`  
- 光栅周期:250 nm t6LTGWs/_o  
- 填充系数:0.5 FUMAvVQ  
- 光栅高度:200 nm Z^#7&Pv0  
- 材料n1:熔融石英 > a^H7kp  
- 材料n2:TiO2(来自目录) l1YyZ^Z  
mB_ba1r  
]>x674H  
6s>PZh  
偏振状态分析 UIzk-.<  
Be-gGJG  
I8?egDkk  
•使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 b$g.">:$  
•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。 W>s<&Vb  
•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。 4?8GK  
1=#`&f5f&  
? BBDk  
idz6m]{~yT  
产生的极化状态 sd>#Hn  
?jb7Oq#[  
w/Ia` Tx$  
F5)Ta?3|"<  
8CMI\yk  
其他例子 >>&~;PG[  
{jr>Z"/q  
hZ$* sf  
•为了不同状态之间接收高转换,在Passilly等人的工作中,研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 >oLM2VJ  
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 j^:\a\-1  
@p}H@#/u\  
{"s9A&  
cjH ~H8  
光栅结构参数 c9DX  
wxvt:= =  
0(0Ep(Vj  
•在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 =]"[?a >  
•由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 5>$*#0%"}  
•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。 A@&+!sO  
•当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 XBi@\i=  
QZ h|6&yI  
LvE|K&R|  
光栅#1 h]G }E9\l  
FVL0K(V(  
MI<hShc\  
2<YHo{0BLS  
0p&:9|'z  
•仅考虑此光栅。 bm(0raugs  
•假设侧壁表现出线性斜率。 Tf*X\{"  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 8={(Vf6  
•为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 F;`es%8  
l{Xsh;%=  
(r:WG!I,  
假设光栅参数: oM QH- \(}  
•光栅周期:250 nm "RZ)pav?  
•光栅高度:660 nm 0jE,=<W0>  
•填充系数:0.75(底部) z_r W1?|  
•侧壁角度:±6° 67Ge}6*2pd  
•n1:1.46 Zb8i[1P  
•n2:2.08 (w@|:0t^y[  
R3%T}^;f  
光栅#1结果 T?E2;j0h'#  
m[]p IXc(  
sK}Ru?a)  
•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。 o y}(  
•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。 !=I:Uc-Y  
•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。
SO8Ej)m  
Zo'lvOpyZ  
z{;W$SO 2  
tWL9>7]G  
光栅#2 3p$ZHH.UP  
Ow+7o@$"/  
eGtIVY/D  
 LlnIn{C  
Iu%/~FgPj{  
•同样,只考虑此光栅。 {n #  
•假设光栅有一个矩形的形状。 *slZ17xg  
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ]qhVxeUm  
假设光栅参数: *s;$`8fM<  
•光栅周期:250 nm d<fS52~l  
•光栅高度:490 nm u&r @@p.  
•填充因子:0.5 !>gc!8Y'o  
•n1:1.46 eAm7*2  
•n2:2.08
) Q~Q .  
Z/:( *FC  
光栅#2结果 {tF=c0Z  
tgc&DT; E  
k:`^KtBMl  
•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。 &> }MoB  
•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。 vWjK[5 M%  
•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。 T|ZT&x$z  
;,@3bu>r  
# |w,^tV  
文件信息 Y13IrCA2  
",Ek| z  
6L'cD1pu  
>Py;6K  
umI#P,%[  
QQ:2987619807 gd#  
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