首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> 讯技光电&黉论教育 -> 衍射级次偏振态的研究 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

infotek 2022-06-27 09:14

衍射级次偏振态的研究

光栅结构广泛应用于各种光学应用场景,如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM,也称为RCWA),为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此,复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置,这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中,详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。 @h5Q?I  
*7qa]i^]  
0Qg%48u  
d;a"rq@a)  
任务说明 mo]>Um'F  
xEB 4oQ5  
@^`5;JiUk  
/x /W>J2  
简要介绍衍射效率与偏振理论 USXPa[  
某个衍射级次(𝑛)的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的,瑞利系数包含了每个衍射级次(矢量)电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 5;[0Q  
如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率: 3]>YBbXvE  
yCv"(fNQ  
其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 _X)]/A%@  
如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: 8g/r8u~  
Si|8xq$E;  
因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 ! &V,+}>)  
mN#&NA  
光栅结构参数
*T{KpiuP  
研究了一种矩形光栅结构。 XlGB`P>?KD  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 Lya?b  
根据上述参数选择以下光栅参数: %Jn5M(myC  
光栅周期:250 nm 'IER9%V$  
填充因子:0.5 `~@}f"c`u  
光栅高度:200 nm =OR&,xt  
材料n_1:熔融石英(来自目录) l> >BeZ  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) os(}X(   
6uFGq)4p@  
94XRf"^  
}Z`@Z'  
偏振态分析 C,u;l~zz  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 p-/}@r3Z+  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 7p18;Z+6>X  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 $P&27  
*c@]c~hY,  
_[ `"E'  
.gI9jRdKw  
模拟光栅的偏振态 gOk^("@  
yAc}4*;T/  
,]?l(H $x'  
@HXXhYH  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: t aOsC! Bp  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 iainl@3Qj  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 sQT,@'"  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 3*b!]^d:D  
Vs[!WJ 7  
Passilly等人更深入的光栅案例 !Jo.Un7  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 UmQ'=@^kR  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 W&^2Fb  
yDw^xGws  
.{ ]=v  
t,;b*ZR  
光栅结构参数 ;"GI~p2~7  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 NPR{g!tK%  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 *-9b!>5eD  
由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 mH3{<^Z6  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 k<S!|  
=j~}];I  
Th*mm3D6  
光栅#1——参数 |zL.PS  
假设侧壁倾斜为线性。 |&%l @X 6  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 {EupB?  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 |m7`:~ow  
光栅周期:250 nm RwwX;I"o%  
光栅高度:660 nm Qod2m$>wp}  
填充因子:0.75(底部) K#{E87G(  
侧壁角度:±6° 1')/BM2  
n_1:1.46 l+ <x  
n_2:2.08 'lNl><e-  
k07) g:_  
j|WaWnl=  
Bj7\{x,?  
光栅#1——结果 egi?Qg  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 2=NYBOE  
与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 9~mi[l~  
y]\R0lR  
  
(;h]'I@  
j|(bDa4\  
光栅#2——参数 _>:g&pS/  
假设光栅为矩形。 Vt4}!b(O  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ig/716r|  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 $Y0bjS2J  
光栅周期:250 nm "WYcw\@U  
光栅高度:490 nm jIc;jjAF  
填充因子:0.5 C5RDP~au  
n_1:1.46 E(U}$Zey  
n_2:2.08 (*fsv g~  
AQ 7e  
r5iO%JFg  
cmN0ya  
光栅#2——结果 P[nWmY  
这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度,特别是图表的趋势。  2 5ZGuM  
与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 n8G#TQrAE  
   pr0V)C6  
:g9z^ $g  
#-HN[U?Gs  
zanmous 2022-07-20 10:03
shubucuo
查看本帖完整版本: [-- 衍射级次偏振态的研究 --] [-- top --]

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