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    [推荐]衍射级次偏振状态的研究 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-09-01
    摘要 .WT ar9e#  
    "'*w_H0  
    光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。  j#YPo  
    ?bH!|aW(H  
    :6y;U  
    概述 S3.76&  
    W60C$*h  
    I2<5#|CXpZ  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 ,p[9EW*8  
    •为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 Ig"Qw vR  
    •为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 +:#UU;W  
    Zp <^|=D  
     y:ad%,. C  
    ;]sbz4?  
    衍射级次的效率和偏振     SH/^qDT'  
    O}mz@- Z  
    [X\~J &kD  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 h YEUiQ  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 2s<uT  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 DNy 6Kw  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 Eao^/MKx-  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 &BS*C} },  
     e)A-.SRiO$  
    kNrN72qg  
    光栅结构参数 0`%Ask  
    I/ V`@*/+  
    WHKe\8zWq  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。  mPS27z(  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 YK6zN>M}E  
    •因此，选择以下光栅参数： B4 +A  
    - 光栅周期：250 nm 6PdLJ#LS  
    - 填充系数：0.5 ?5jq)xd2  
    - 光栅高度：200 nm ]@9ZUtU,;N  
    - 材料n1：熔融石英 x4%1P w  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） v2;' F  
     qM8"* dL  
    5><KTya?=  
    R gTrj  
    偏振状态分析 q>Kzl/~c.P  
    a5nA'=|}i  
    e]q(fPK  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 t) 4AQ  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 Bb zmq  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 &$8YW]1M  
    W~qVZ(G*U  
     }\3jcnn  
    c01i !XS  
    产生的极化状态 ['jr+gIfQ  
    Zj5B}[,l\  
     ?`T-A\A=  
    `Tk GI0q  
     \ _l4li  
    其他例子 8Ai\T_l  
    S:8 WBY]M  
    B<\HK:%{  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 8KMo!p\i  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 nN5fP<H2x  
     vtF|: *h  
    kY^ k*-v  
    CWa~~h<r-  
    光栅结构参数 FW)VyVFmk  
    p-XO4Pc 6  
    Z~1uyr(  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 K7c[bhi_w  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 -OXC;y  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 PWk\#dJN&  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 2KtK.2;7  
     PnZC I!Mw  
    W[<ZI>mf  
    光栅＃1 ,#U[)}im  
    zEk /15  
     $Ts;o  
    wDDNB1_ E  
    i"d&U7Q  
    •仅考虑此光栅。 $8WWN} OC  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 #\Zr$?t|V  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 l KG' KR.  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 2#oU2si   
     Z ygu/M 6  
    6{!Cx9V  
    假设光栅参数： $i@I|y/  
    •光栅周期：250 nm {"c`k4R  
    •光栅高度：660 nm qL4s@<|~  
    •填充系数：0.75（底部） FxmHy{JG  
    •侧壁角度：±6° j]C}S*`"  
    •n1：1.46 ==AmL]*  
    •n2：2.08 WG*),P?  
     M $f6. j  
    光栅＃1结果 xVk5%  
    3,?LpdTS  
     0*E_D  
    •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 XK&G`cJ[  
    •相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 )H(i)$I  
    •与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。     $plqk^P  
    ?Wc+ J4  
    z(Z7[#.  
    AuT:snCzR  
    光栅＃2 /@B2-.w  
    Qk >9o  
     C8x9 Jrc  
     z69u@  
    /cT6X]o8  
    •同样，只考虑此光栅。 ?dPr HSy  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 3 Ak'Ue  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 WLA&K]  
    假设光栅参数： zf>*\pZE  
    •光栅周期：250 nm (D:-p:q.  
    •光栅高度：490 nm &(lQgi+^!  
    •填充因子：0.5 ?) T@qn+  
    •n1：1.46 @lWYc`>}  
    •n2：2.08     W1521:  
    TF9A4  
    光栅＃2结果 #0PZa$kM(o  
      yj=OR|v  
    UVXSW*$  
    •同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 IEfYg(c0U  
    •相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 Wm}gnNwA  
    •与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 w3z'ZCcr;"  
    I{h KN V  
     M4D @G  
    文件信息 '4_c;](W  
    F-$!e?,H  
     RL$%Vy0  
    D(OJr5Gg  
     ~> N63I6  
    QQ：2987619807 k>\v]&|T`  
     
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