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 ?:ZH%R_`a  
\bg^E>-  
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。 kK(633s  
2#R"#Q!  
g N[r*:B  
>eXNw}_j  
任务说明 9we=aX5  
29GiNy+ob  
dcA0k  
 4@5<B  
简要介绍衍射效率与偏振理论 xnLfR6B  
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。 F,D &  
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: IJ0RHDod:  
RHxd6Gs"  
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。 r'8e"pTi  
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: suVS!} C  
#: F)A_Y  
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 Z` Aiw."|  
:+6m<?R)T  
光栅结构参数
>8VJ!Kg4  
研究了一种矩形光栅结构。 [`&cA#C9Yp  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 z/TRqD  
根据上述参数选择以下光栅参数: QK72 F  
光栅周期:250 nm E )PEKWK\  
填充因子:0.5 lRrOoON  
光栅高度:200 nm R6!3Y/Q@  
材料n_1:熔融石英(来自目录) ~5|a9HV:  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) >!$4nxq2>  
>ko;CQR  
Kb}N!<Z*  
$lv  g.u  
偏振态分析 B!<I[fvK  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 (]pQ.3  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 u66w('2  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 h$k(|/+  
u/MIB`@,  
n_!&Wr^CX  
MDlC U  
模拟光栅的偏振态 bNC1[GG[  
c(~M<nL0  
sC#Ixq'ls7  
YziQU_  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: GY!&H"%  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 Fm@GU  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 3w-0v"j U  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 gt ?&!S^  
c{E-4PYbah  
Passilly等人更深入的光栅案例 [Nq4<NK  
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。 :9)>!+|'  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 H'Po  
A(C3kISM  
Lt*H|9  
-AbA6_j  
光栅结构参数 P }PSS#nn  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 M_PL{  
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。 ubgq8@;  
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。 J3$ihH.  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 /E*P0y~KTW  
# ><.zZ  
5Ph"*Rz%  
光栅#1——参数 n"Ev25%  
假设侧壁倾斜为线性。 F'"-4YV>&  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 3U}z?gP[  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 X4o8  
光栅周期:250 nm ($3QjH_@  
光栅高度:660 nm rsIjpPa  
填充因子:0.75(底部) IX3r$}4  
侧壁角度:±6° F|"NJ*o}  
n_1:1.46 co;2s-X  
n_2:2.08 ZJx:?*0a  
:>cJ[K?0  
C|>#|5XaF  
Y!SD^Ie7!  
光栅#1——结果 *zmbo >{(  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 Wima=xYe\5  
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。 ZGS=;jM  
EswM#D 9(4  
  
H kg0;)  
\^_F>M  
光栅#2——参数 T$+}Srb  
假设光栅为矩形。 Y H?>2u  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 {yJ{DU?%Y  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 v7g-M  
光栅周期:250 nm q k !Q2W  
光栅高度:490 nm {i=qx#2X?H  
填充因子:0.5 > sUk6Z~  
n_1:1.46 ,,i;6q_f  
n_2:2.08 pa.W-qyu  
{Xl 5F.q  
OnD+/I  
Z'u`)jR  
光栅#2——结果 ((H}d?^AJ  
这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度,特别是图表的趋势。 V57^0^Zp`  
与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 `T}e3l  
   :CV&WP  
6-<r@{m$  
查看本帖完整版本: [-- 衍射级次偏振态的研究 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计