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 z-nV!#  
 sJ_3tjs)  
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。 d%1 Vby  
Yp $@i20  
(B].ppBii  
gdqED}v  
任务说明 Q0""wR q'  
EOGz;:b&  
.n}k,da@(  
oIKuo~  
简要介绍衍射效率与偏振理论 (j}edRUnB  
某个衍射级次(𝑛)的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的,瑞利系数包含了每个衍射级次(矢量)电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 }sfv zw_  
如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率: .R@euIva  
YgkQF0+  
其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 (`f)Tt=`  
如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: (=s%>lW|  
DEenvS`,P  
因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 a S+i`A:a  
 Z Mf,3  
光栅结构参数
8WG_4e  
研究了一种矩形光栅结构。 #@L<<Q8}  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 R9Y{kk0M  
根据上述参数选择以下光栅参数: u%CJjy  
光栅周期:250 nm 6c[ L*1  
填充因子:0.5 &$pA,Gjin\  
光栅高度:200 nm S ^@# %>  
材料n_1:熔融石英(来自目录) A~wyn5:_  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) l @r`NFWD@  
fR lJ`\ t  
#Xun>0  
*18J$  
偏振态分析 TfA;4 ^  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。  #U/L8  
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。 lp]q%P  
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。 x1QL!MB  
R!_1*H$  
elb}] +  
R #m1Aa  
模拟光栅的偏振态 ;:ocU?  
<V4"+5cJ8  
KRj3??b  
j!?bE3r~  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: .J9\Fr@  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 hmtDw,j  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 DOW Z hD  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 wW'.bqA  
izr 3{y5  
Passilly等人更深入的光栅案例 s Qa9M  
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。 7Y*Q)DDy  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 iSj.lW  
x/#.%Ga#T  
M0uC0\' #P  
;+VHi%5Z  
光栅结构参数 lKy4Nry9  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 ltXGm)+  
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)#%36rP  
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。 FGRG?d4?h  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 %967#XI[y  
C<iOa)_@Q  
C~VyM1inD  
光栅#1——参数 b]5S9^=LI  
假设侧壁倾斜为线性。 Y]HtO^T2  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Ya,(J0l  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 ;i;;{j@$i  
光栅周期:250 nm *XqS~G  
光栅高度:660 nm <x1H:8A  
填充因子:0.75(底部) c jBHczkY  
侧壁角度:±6° 15`,kJSK  
n_1:1.46 +8V |  
n_2:2.08 ?nx 1{2[  
&pLCN[a  
\G &q[8F\  
.2STBh.;  
光栅#1——结果 V@1K  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 I}7= \S/@  
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。 d0@czNWIC  
q e;O Ox  
  
0i9C\'W`  
JB\BP$ap  
光栅#2——参数 3` \)Qm  
假设光栅为矩形。 9mH+Ol#(  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Rk52K*Dc  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 .FAuM~_99b  
光栅周期:250 nm g4>1> .s  
光栅高度:490 nm p` LPO  
填充因子:0.5 4xNzhnp|  
n_1:1.46 7_ah1IEK  
n_2:2.08 $;%dQ!7*  
H!ISQ8{V  
.TWX,#  
 |{@_J  
光栅#2——结果 ]gGCy '*)  
这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度,特别是图表的趋势。 w*s#=]6  
与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 ( -rw]=Qu  
   vdN0YCXG  
C:d$   
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