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 2025-01-10 07:57

衍射级次偏振态的研究

摘要 |Y8Mk2,s  
K+ 7yUF8XP  
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。 ^E<~zO=Z  
_]=TFz2O  
DNm7z[ t{  
n$m]58w  
任务说明 71 L\t3fG  
@q{:Oc^  
qtdxMX]iR  
0.u9f`04  
简要介绍衍射效率与偏振理论 3<jAp#bE  
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。 ~aqT~TL_  
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: > G4HZE  
4iYKW2a  
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。 K.V!@bPlw9  
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: XMeL^|D  
p-Rm,xyL%  
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 ^T}}4I_Y  
XUQW;H  
光栅结构参数
"9U+h2#]  
研究了一种矩形光栅结构。 ^:cb $9F  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 `uNvFlP  
根据上述参数选择以下光栅参数: $K6?(x_  
光栅周期:250 nm +B`'P9Zk@  
填充因子:0.5 ~ F?G5cN5  
光栅高度:200 nm ]uStn   
材料n_1:熔融石英(来自目录) e_I; y  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) vR%j#v|s  
@Hspg^  
;l/}Or2  
`Ct'/h{  
偏振态分析 kO..~@ aY  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 &AQg'|  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 k7yv>iN  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 ;B|^2i1Wi  
@O}IrC!bf  
zqekkR]  
hapB! ~M?  
模拟光栅的偏振态 u_}`y1Xu#  
RI[7M (  
iioct_7,g<  
t-*VsPy  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: 629~Uc6]  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 |dl0B26x  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 m0x J05Zx  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 ?Kx6Sf<i  
!q~X*ZKse  
Passilly等人更深入的光栅案例 L~*|,h  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 >zPO>.?h7T  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 2X qTyf<  
 D rF  
O3^98n2  
L\/u}]dPQ  
光栅结构参数 u#a%(  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 5`4}A%@&  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 f nLR  
由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 [+hy_Nc$  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 eW\?eq+ `A  
JYZ2k=zh  
s jL*I  
光栅#1——参数 -:)DX++  
假设侧壁倾斜为线性。 J- t=1  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 #d }0}7ue  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 }G>v]bV0V  
光栅周期:250 nm \]Y\P~n  
光栅高度:660 nm +Od1)_'\D3  
填充因子:0.75(底部) o/tVcv  
侧壁角度:±6° (w5u*hx  
n_1:1.46 VqcBwJ!?p  
n_2:2.08 ~/^y.SsWM  
5xh!f%6  
52>[d3I3  
#5'c\\?Q  
光栅#1——结果 f|- m ^/y  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 Si#"Wn?|  
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。 ljN zYg~-  
@MNl*~'$.[  
  
> ]>0KQfO  
GwgFi@itN  
光栅#2——参数 Jz~+J*r;]A  
假设光栅为矩形。 ;V|M3  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Y*5Z)h 1  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 |$YyjYK  
光栅周期:250 nm ;):8yBMk  
光栅高度:490 nm f Ub1/-}  
填充因子:0.5 * <B)Z  
n_1:1.46 5."5IjZu  
n_2:2.08 ?F!EB4E\y}  
pwa.q  
C}n'>],p  
?RZq =5Um&  
光栅#2——结果 "nVK< Vd  
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)0C-yO0qf  
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。 /)sDnJ1r  
   I)[`ZVAXR  
[?;`x&y~y  
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