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
B#sc!eLmU&
X8?|5$Ey
光栅结构广泛应用于各种光学应用场景,如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM,也称为RCWA),为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此,复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置,这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中,详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。
W99Fb+$I
=}_c=z?UY
|p3]9H
*|hICTWL
任务说明
nD E5A
8Ck:c45v
zBqr15
@HaWd3
简要介绍衍射效率与偏振理论
p2w/jJMD
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。
!4-NbtT
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:
QWfwoe&;R:
tA'i-D&
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。
85Ms*[g
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:
>TK`s@jdSV
IKAF%0[R|j
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
。
ka"jv"z
yh lZdF
光栅结构参数
O `rrg~6#
研究了一种矩形光栅结构。
Ntg#-_]
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。
pOw4H67
根据上述参数选择以下光栅参数:
(Z6[a{}1i
光栅周期:250 nm
z?FZu,h}
填充因子:0.5
Awe\KJ^`
光栅高度:200 nm
5M*q{kX)
材料n_1:熔融石英(来自目录)
b%T-nY2
材料n_2:二氧化钛(来自目录)
}RW4
e`8z1r
}1Wo#b+
0D0 #*J
偏振态分析
o3}12i S
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。
?U.+SQ
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。
nI.K|hU: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。
@igr~hJ
HpY-7QTPJ~
|w; hu]
l$[7pM[
模拟光栅的偏振态
@nWhUH%
ZVu_E.4.
o,qq*}=
aMv?D(Meb
瑞利系数现在提供了偏振态的信息:
}+mIP:T
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,
。这说明衍射光是完全偏振的。
AS1#_fC
对于𝜑=22°,
。此时,67%的光是TM偏振的。
GgT 5'e;N
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。
y5@#leM
# <?igtUO
Passilly等人更深入的光栅案例
。
.4CCR[Het
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。
5:R$xgc
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。
F#b^l}
zv%]j0 ?
bF2RP8?en
[|qV*3|?
光栅结构参数
1`sLbPW
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。
`GDWy^-Q+!
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。
1>yh`Bp\=
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。
7Gh+EJJ3I
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。
}H5~@c$
8n&Gn%DvX
MiK -W
光栅#1——参数
{{:QtkN
假设侧壁倾斜为线性。
k2 _i;v
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
[,bra8f[C
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。
\=1$$EDS9
光栅周期:250 nm
%[cZ,F=
光栅高度:660 nm
UWXl c
填充因子:0.75(底部)
"1P[D'HV4|
侧壁角度:±6°
42oW]b%P{;
n_1:1.46
z@<OR$/`L
n_2:2.08
a Fh9B\n
WWEZTFL:j
bmzY^ %a
@D[tljc^
光栅#1——结果
C^IPddw>
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。
ikd1KF+I
与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。
)5[OG7/g
wPE\?en
{{r.?m#{
Te6cw+6
光栅#2——参数
A.9ZFFz
假设光栅为矩形。
wi/qI(O!
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
y9Q#%a8V
矩形光栅足以表示这种光栅结构。
nl-y0xD9c
光栅周期:250 nm
wS7nTZfw
光栅高度:490 nm
BROn2aSx%
填充因子:0.5
eH_< <Xh!v
n_1:1.46
29HyeLB@
n_2:2.08
OZR{+YrB^
6}cN7wnm j
OQ&'3hv{
I~ 1Rt+:
光栅#2——结果
h'nXV{N0
这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度,特别是图表的趋势。
V7"^.W*
与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。
)Drif\FF)
JKz]fgOd$
ym8pB7E7%
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