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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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    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-09-01
    摘要 m4c2WY6k  
    FdxV#.BE  
    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。 qwuA[QkPi  
    &7w*=f8I  
    |x ir93|  
    概述 x qj@T^y  
    _]kw |[)  
    x c?=fv  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 _.GHtu/I  
    •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。 P.Qz>c^-C  
    •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。 ,/-DAo~O  
    \`?4PQ  
     a;G>56iw  
    ?2S<D5M Sb  
    衍射级次的效率和偏振     Ye\ &_w"  
    n?NUnFA  
    JF9r[%  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 =nUzBL%~  
    •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。 p v*f]Yzx  
    •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）。 rW2   
    •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。 Mir( }E  
    •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。 t|59/R  
     ^}Gu'!z9D  
    UmP\;  
    光栅结构参数 )#Id=c  
    zRA,Yi4;+  
    KD8,a+GL  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 Z7=k$e  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 iRI7x)^0"z  
    •因此，选择以下光栅参数： 4^K<RSYs  
    - 光栅周期：250 nm +Y440Tz  
    - 填充系数：0.5 gYa (-o  
    - 光栅高度：200 nm ~J1UzUxX2  
    - 材料n1：熔融石英 4u]>$?X1_  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） I*= =I4qx  
     6hf6Z 3  
    Ft 2u&Rtx  
    }N#hg>; B  
    偏振状态分析 a(K^/BT  
    6F?U:N#<  
    h~.z[  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 a>)|SfsE  
    •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。 b^&nr[DC  
    •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。 @HP7$U"  
    uVLKR PY  
     I :o.%5)  
    .Za)S5U  
    产生的极化状态 +r 8/\'u-  
    <):= mr7  
     cy( WD#^  
    0)9'x)l:  
     <izn B8@  
    其他例子 h$a% PaVf  
    cDLjjK7:   
    j# !U6T  
    •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。 {h}e 9  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 -i"?2gK  
     S,^)\=v  
    nB#XQ8Nzx^  
    6e :#x:O  
    光栅结构参数 8G|kKpX  
    s92SN F}g  
    J4q_}^/2w  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 N&-J,p~  
    •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。 %j2ZQ/z  
    •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。 4xzoA'Mb@  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 o_on/{qz  
     "/$2oYNy+  
    (@;=[5+  
    光栅＃1 (z.eXoP@>  
    K_ [B@( Xl  
     \[W)[mH_  
    DjveMs$d  
    h4k.1yH;  
    •仅考虑此光栅。 %H8s_O  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 b=Oec%Adx  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 *_!}g ]  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 fHR^?\VVp  
     ~)IiF.I b  
    3.<E{E!F  
    假设光栅参数： y:ad%,. C  
    •光栅周期：250 nm ;]sbz4?  
    •光栅高度：660 nm SH/^qDT'  
    •填充系数：0.75（底部） O}mz@- Z  
    •侧壁角度：±6° [X\~J &kD  
    •n1：1.46 l"1at eM3  
    •n2：2.08 zJX _EO  
     DNy 6Kw  
    光栅＃1结果 OVa38Aucr3  
    rM{V>s:N  
    xty)*$C>  
    •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。 I/ V`@*/+  
    •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。 |++\"g  
    •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。     ,RIC _26  
    fH*1.0f]6  
    4g^Xe-  
    m9 D' yXZ  
    光栅＃2 IAzi:ct  
    ?$Jj^/luD  
     $hq'9}ASOL  
     b[os0D95  
    rs+ ["h  
    •同样，只考虑此光栅。 ~"}o^#@DwJ  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 [ F7ru4"{  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 '4]_~?&x  
    假设光栅参数： <%GfF![v  
    •光栅周期：250 nm l#cG#-  
    •光栅高度：490 nm o GN*p_g  
    •填充因子：0.5 K4K]oT  
    •n1：1.46 cPbAR'  
    •n2：2.08     QP:|D_k  
    L wP  
    光栅＃2结果 %E*Q0/  
     tv'=xDCp  
    Ge+T[  
    •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。 f S-PM3  
    •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。 ^g N/5  
    •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。 35/K9l5  
    jU0E=;1  
     bd)'1;p  
    文件信息 :hFKmoy#  
    @M&qH[tK-A  
     p4^&G/'  
    (L'|n *Cr  
     _(:<l Y aY  
    QQ：2987619807 nR`)kORc  
     
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