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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-09-01
    摘要 Zw][c7%  
    uO(guA,C  
    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。 JlQT5k  
    (iOCzZ6S  
    MW~B[%/  
    概述 v-fi9$#^  
    K]!u@I*K"  
    l\;mP.!  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 Q@wq }vc!  
    •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。 kdh9ftm*\  
    •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。 ?s)sPM?  
    1bZiPG{  
     Au} ;z6k  
    asN }  
    衍射级次的效率和偏振     `u\z!x'  
    !u { "] T:  
    \41)0,sEy  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 J.mewD!%z  
    •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。 S?7V "LF  
    •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）。 (F[/~~  
    •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。 $l,Zd6<1q  
    •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。 )6:]o&bZ  
     n_aNs]C9R  
    M"5!s,  
    光栅结构参数 |1+(Ny.%k  
    +'['HQ)  
    ^jha:d  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 l IVxW+  
    •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。 $FQcDo|[  
    •因此，选择以下光栅参数： gJPDNZ*6pk  
    - 光栅周期：250 nm z/0yO@_D/q  
    - 填充系数：0.5 e-iYJ?  
    - 光栅高度：200 nm @0ov!9]Rw-  
    - 材料n1：熔融石英 6<s(e_5f  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） <DXmZ1  
     A3"1D  
    eyf4M;goz}  
    lj EB  
    偏振状态分析 ?UZ$bz  
    $!F&>=o  
    E5*-;>2c  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 i0'Xy>l  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 f^!11/Wv  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 q8?= *1g  
    abICoP1zQ  
     3s?v(1 {)  
    v~V;+S=gz  
    产生的极化状态 &@4.;u  
    H}h~~7E  
     %Lp2jyv.  
    NV8]#b  
     V< i<0E  
    其他例子 068WlF cWV  
    _x\-!&[p  
    rWoe ?g  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 j6tP)f^tD  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ?CH?kP  
     [as-3&5S  
    ]`zjRRd  
    ZR/R'prW  
    光栅结构参数 W[R]^2QAG  
    s.^c..e75C  
    M MAAHo  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 v[R_S  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 e> ar  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 iD%qy/I/  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 _qY`KP "  
     B;eW/#`  
    ')C|`(hs   
    光栅＃1 J3H.%m!V  
    @<vF]\Ce  
     g9DG=\*A  
    Ab*] dn`z  
    .r~'(g{qt  
    •仅考虑此光栅。 =MMCf0  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 {V[Ha~b%*  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 jo_o` j  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ]|,vCKju  
     +``>,O6  
    m +Y@UgB  
    假设光栅参数： f 4R1$(<  
    •光栅周期：250 nm 9U]pH%.9  
    •光栅高度：660 nm a ]>VZOet  
    •填充系数：0.75（底部） e:qo_eSC^-  
    •侧壁角度：±6° .SG0}8gW  
    •n1：1.46 f](I.lm:  
    •n2：2.08 YjFWC!Qj$  
     =Wj{]&`  
    光栅＃1结果 !2(.$}E  
    ?3[tJreVj  
    {&uT3*V1  
    •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 m+H%g"Zj  
    •相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 _~PO  
    •与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。      ?J<T  
    "rVU4F)  
    Y7-*2"!  
    T\jAk+$Jo  
    光栅＃2 oK)[p!D?0{  
    E evw*;$x  
     rrAqI$6  
     rmoJ =.'  
    3i6h"Wu`n  
    •同样，只考虑此光栅。 uw_H:-J  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 L/)B}8m\  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ^L ]B5,} -  
    假设光栅参数： ANotUty;y  
    •光栅周期：250 nm F, zG;_  
    •光栅高度：490 nm YN/u9[=`  
    •填充因子：0.5 G&jZ\IV  
    •n1：1.46 c88_}%h?(  
    •n2：2.08     r( M[8@Nz  
    Y3<b~!f  
    光栅＃2结果 h<)yJh  
     q4+Yv2e <r  
    &; s<dDQK  
    •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。 y=#j`MH{>  
    •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。 4j^bpfb,  
    •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。 D!S8oKW  
    GoazH?%  
     Si]X rub  
    文件信息 QhsVIta  
    QypZH"Np  
     eKyqU9  
    oJh"@6u6K  
     gX_SKy  
    QQ：2987619807 ZL,6_L/  
     
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