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
i/2OE&*O[
+y! dU{L^
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。
"CapP`:
Ol`/r@s
>0k7#q}O
AU)"L_ i}
任务说明
>Vy=5)/i
WO?EzQ ?
/J]Yj,
o7i/~JkTP
简要介绍衍射效率与偏振理论
S7N3L."
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。
({zt=}r,
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:
'Cd8l#z7
j0B, \A
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。
0}2Uj>!i
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:
_A|1_^[G(
_iLXs
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
。
VO] Jvf
7(rTGd0
光栅结构参数
>*(4evU
研究了一种矩形光栅结构。
$v#Q'?jE
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。
D|/Azy.[
根据上述参数选择以下光栅参数:
"aHY]E{
光栅周期:250 nm
H0Qpc<Z4/
填充因子:0.5
BQ{Gp 2N
光栅高度:200 nm
O+%Y1=S[WQ
材料n_1:熔融石英(来自目录)
dE!{=u(!i
材料n_2:二氧化钛(来自目录)
RXh0hD
'}dlVf
A8&yB;T$y
%Rj:r!XB:
偏振态分析
\Si@t{`O
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。
9:4PJ%R9
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。
\u?z:mV
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。
U>7"BpC
zYO+;;*@
qUA&XUJ
Vh$~]>t:f
模拟光栅的偏振态
EKZ40z`
dRTtDH"%
-BfZ P5
yx"xbCc#
瑞利系数现在提供了偏振态的信息:
ks<gSCB
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,
。这说明衍射光是完全偏振的。
%Ez%pT0TQ#
对于𝜑=22°,
。此时,67%的光是TM偏振的。
.\M@oF
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。
aF2eGh
sJg-FVe2
Passilly等人更深入的光栅案例
。
u`dWU}m)
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。
3C 84b/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。
(2(I|O#
v^2K=f[nE
Iz,a Hrq
&1YAPxX
光栅结构参数
XKN`{h-@
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。
CT+pkNC
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。
4N& VT"
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。
G 5w:
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。
[_*%
J@C8;]
V^B'T]s
光栅#1——参数
z #c)Q
假设侧壁倾斜为线性。
9:"%j
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
Zm& X $U
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。
H8.U#%
光栅周期:250 nm
+Wh0Of
光栅高度:660 nm
|0:<Z(
填充因子:0.75(底部)
TV\21
侧壁角度:±6°
EL$l . v
n_1:1.46
)%Z<9k
n_2:2.08
qFp }+s
)pLde_ k
M@EML @~
"f/lm 2<
光栅#1——结果
Sx?IpcPSm
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。
?.~E:8
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。
pt<!b0G
^M6xRkI
E9TWLB5A)(
zC#[
光栅#2——参数
E7@0,9AU
假设光栅为矩形。
/ =&HunaxI
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
*>,8+S33r{
矩形光栅足以表示这种光栅结构。
K n%[&
光栅周期:250 nm
}wRHNBaEB
光栅高度:490 nm
I!3qb-.Q
填充因子:0.5
Z8$n-0Ww
n_1:1.46
Mu$9#[/
n_2:2.08
&QFg=
aal5d_Y
<|9s {z
tQE=c7/M
光栅#2——结果
ua[ d
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。
p'z fo!
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。
19O /Q,9
$\?BAkx
3*C9;Q}
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