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
2024-12-18 14:34
衍射级次偏振态的研究
摘要
gm: xtN
@< 0c
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。
ZYTBc#f
3#`Sk`z<
IfCa6g<&(
A_.}-dzF
任务说明
~yRKNH*M
a{kLAx[>
CL!s #w1I\
=MmAnjo
简要介绍衍射效率与偏振理论
0 \o5+
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。
FJ|JXH*
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:
,@8*c0Y~<!
#BI Z|
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。
yV)9KGV+:
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:
lygv#s-T
;xu&%n[6@
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
。
[Lid%2O3ZR
<EuS6Pg
光栅结构参数
5^{).fig
研究了一种矩形光栅结构。
H+N6VVnO
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。
&?APY9\.
根据上述参数选择以下光栅参数:
Xc G
光栅周期:250 nm
h,i=Y+1
填充因子:0.5
lMjeq.5nP
光栅高度:200 nm
(S63:q&g
材料n_1:熔融石英(来自目录)
p2wDk^$
材料n_2:二氧化钛(来自目录)
-&LF`V&3w
'#612iZo
Es1T{<G|w
x 4`RKv2m
偏振态分析
FMqes5\ 3
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。
:LTjV"f
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。
F<2qwP
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。
S@WT;Q2Z
(ZD~Q_O-
hsZ@)[/:
G;^,T/q47
模拟光栅的偏振态
xL!@$;J
Q\*zF,ek
<*HsJwr)u
zIc_'Z,b
瑞利系数现在提供了偏振态的信息:
M4L<u,\1s
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,
。这说明衍射光是完全偏振的。
-N1X=4/fg
对于𝜑=22°,
。此时,67%的光是TM偏振的。
cx*$GaMk
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。
o?wEX%
cnU()pd
Passilly等人更深入的光栅案例
。
T2ZN=)xZ1
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。
s[u*~A
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。
8 v<*xy
)bB Va^
>d^DN;p
EnYEAjX
光栅结构参数
e3%dNa
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。
Mdy4H[Odq
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。
+-MieiKv
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。
q.d qr<
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。
cwI3ANV
xPP]Ro PR
G8Zl[8
光栅#1——参数
d@+u&xrd
假设侧壁倾斜为线性。
@8|i@S@4
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
g"X!&$&
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。
z_nY>_L83*
光栅周期:250 nm
_5v]69C#
光栅高度:660 nm
{:`XhPS<B
填充因子:0.75(底部)
mZL0<vU@^
侧壁角度:±6°
.;%`I
n_1:1.46
Q^Q6| n
n_2:2.08
li%A?_/m<&
FLaj|Z~#)
'2ACZcjDSv
o(oD8Ni
光栅#1——结果
\-{2E
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。
WTu1t]
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。
~Da-|FKa>
FtybF
[yDOvQ[
]oyWJ#8
光栅#2——参数
Lv:;}
假设光栅为矩形。
} v3w-
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
d(9C7GLC,
矩形光栅足以表示这种光栅结构。
eVGW4b
光栅周期:250 nm
c=4z+_ K
光栅高度:490 nm
hGU 3DKHT
填充因子:0.5
NdM \RD_R
n_1:1.46
ZtX\E+mC
n_2:2.08
71,GrUV:
lrK?&a9AB
/O[Z
6'jgjWEe3&
光栅#2——结果
k3&/Ei5
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。
,o [FUi(#@
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。
LBnlaH.
\N)!]jq
fq !CB]C
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