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 4@-Wp]  
>waA\C}  
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。 ikPr>  
2%]#rZ  
m# ^).+  
 7re4mrC  
任务说明 MOIVt) ZY  
4&~*;an7  
Q2!RFtXV  
u5,vchZ  
简要介绍衍射效率与偏振理论 X)8Edw[?N3  
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。 >DW%i\k1V~  
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: t 9_&n.z  
FWS!b!#,N  
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。 V("T9g  
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: YJwffV}nd  
_cbXzSYq&  
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 }BCxAwD4  
y!\q ', F  
光栅结构参数
0LP>3"Sm  
研究了一种矩形光栅结构。 o:Tpd 0F  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 5WtI.7r  
根据上述参数选择以下光栅参数: EFs\zWF  
光栅周期:250 nm QmsS,Zljo  
填充因子:0.5 _%aT3C}k  
光栅高度:200 nm az Oib=3fz  
材料n_1:熔融石英(来自目录) "%=K_WJ?  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) "+BuFhSLf  
hrbeTtqi  
b28C (  
x2g=%K=  
偏振态分析 {.UK{nA?sm  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 H"|oI|~  
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。 r / L  
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。 a+n?y)u  
w)gMJX/0yw  
g^:7mG6C  
vu/P"?F  
模拟光栅的偏振态 &F +hh{  
hQDl&A  
e\]CZ5hs3  
"3NE%1T  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: jt&rOPL7  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 vLM-v  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 "=9)|{=m  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 b"~Ct}6f  
BctU`.  
Passilly等人更深入的光栅案例 ?yvjX90  
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。 qTnk>g_oS&  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 T- lHlm  
\J{ %xW>  
luO4ap]*  
Hp3T2|uL  
光栅结构参数 %XZdz =B  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 .BZ3>]F3<  
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。 OlYCw.Zu  
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。 ]N1gzHaS  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 ZRoOdo94  
,SoqVboRl  
BoPJ;6?>}  
光栅#1——参数 ^g n7DiIPH  
假设侧壁倾斜为线性。 Qx[ nR/  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 B_|jDH#RyJ  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 +?bOGUik  
光栅周期:250 nm .cg"M0  
光栅高度:660 nm 62J -)~_  
填充因子:0.75(底部) a(eUdGJ  
侧壁角度:±6° ITEd[ @^d  
n_1:1.46 wqf^n-Ze  
n_2:2.08 e/V8lo  
/9 soUt  
;=?KQq f  
[d,")Ng  
光栅#1——结果 rfc;   
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 =Ev* Q[  
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。 ADN  
ZG)%vB2c  
  
x-ShY&k  
+"2IQme5  
光栅#2——参数 9WsGoZP n  
假设光栅为矩形。 Wq]Lb:&{a  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 '-m )fWf  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 *ZA.O  
光栅周期:250 nm IH0qx_;P&  
光栅高度:490 nm Fm{`?!  
填充因子:0.5 [1gWc`#  
n_1:1.46 K~Hp%.  
n_2:2.08 tV,Y38e  
H0\5a|X-  
HX:rVHY  
9hIcnPu  
光栅#2——结果 #97w6,P+  
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。 F;^GhiQVS  
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。 .ahYj n  
   :svRn9_8H  
geRD2`3;  
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