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
(g~&$&pa
/2?GRwU~P
光栅结构广泛应用于各种光学应用场景,如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM,也称为RCWA),为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此,复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置,这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中,详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。
S]{K^Q),
l!q i:H<=1
ycCEXu2F
>48zRi\N
任务说明
b9w9M&?fT
Dw6Q2Gnv
|'=R`@w~0
-@L*i|A
简要介绍衍射效率与偏振理论
HHoh//(\
某个衍射级次(𝑛)的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的,瑞利系数包含了每个衍射级次(矢量)电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。
)+mbR_@,O6
如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率:
m[ txKj.=_
+l&ZN\@0X
其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。
|3\ mH~Bw
如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程:
S4`uNB#Ht
T6-e
因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为
。
vVZ@/D6w
x8gUP
光栅结构参数
c<-_Vh.:5
研究了一种矩形光栅结构。
OYNs1yB
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。
UG48g}
根据上述参数选择以下光栅参数:
M_UhFY='
光栅周期:250 nm
i+T$&$b
填充因子:0.5
(K>5DU
光栅高度:200 nm
IM)\-O\Wd
材料n_1:熔融石英(来自目录)
oXV
材料n_2:二氧化钛(来自目录)
cq %=DZ
#$X_,P|D
f#/v^Ql*
Q6kkMLh
偏振态分析
>K;p+( <6
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。
RP z0WP
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。
O\B_=KWDO
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。
*V3 }L Z
N ~g'Z `
_~=X/I R
S#_i<u$$
模拟光栅的偏振态
JTQ$p*2]
~%k<N/B
{Qg"1+hhM
qnv9?Xh
瑞利系数现在提供了偏振态的信息:
.0cm mpUNq
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,
。这说明衍射光是完全偏振的。
u0#q)L8
对于𝜑=22°,
。此时,67%的光是TM偏振的。
RBJgQ<j8
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。
I%b, H`
#:w/vk
Passilly等人更深入的光栅案例
。
j!qO[CJJ
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。
FSIV\ u
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。
tlQ3BKp
\O^b|0zc
`8KWZi4 ]
[9~Bau
光栅结构参数
,57g_z]V
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。
IdUMoLL?
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。
6*/0 yGij
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。
DL_2%&k/
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。
g(>;Z@Y
89U<9j
tB'F`HM:mq
光栅#1——参数
QROe+:
假设侧壁倾斜为线性。
RN]4 Is:
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
Ma:xxsH.
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。
Gyk>5Q}}
光栅周期:250 nm
~}i&gd|(
光栅高度:660 nm
e 9U\48
填充因子:0.75(底部)
's8NO Xlj
侧壁角度:±6°
5<<e_n.2q
n_1:1.46
~*ZB2
n_2:2.08
,i;kAy)
W r);A{
h3h2 KqM'
6,7Fl=<
光栅#1——结果
yrs![ u
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。
;l[/<J
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。
J@=1zL
2(YZTaY
dur}3oS0p
0e^j :~*
光栅#2——参数
G0^WQQ4
假设光栅为矩形。
$h`?l$jC(@
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
G9<pYt{:
矩形光栅足以表示这种光栅结构。
}"06'
光栅周期:250 nm
`^-?yu@
光栅高度:490 nm
vHZw{'5y
填充因子:0.5
:(c2YZ
n_1:1.46
)@RTU~#
n_2:2.08
U{q6_z|c
R|Z $aHQ
L~cswG'K
pv~XZ(J.1
光栅#2——结果
?>N82#9Q
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。
z1aApS
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。
$h0]
=#[_8)q
GrGgR7eC#P
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