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摘要 RQ+, 7Ir LIg1U 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。 Q3@ zUjq_Q SX4*804a_ D%SOX N 概述 7Sdo*z A;AQw CS^6$VL7e •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 [6GYYu\ •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。 ly0R'4j \ •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。 1M ?BSH{ r. 82RoG?G
T"wg/mT $4bc! 衍射级次的效率和偏振 _!xrBdaJ ^WA7X9ed *ug~LK5Y. •通常,为了表征光栅的性能,给出了传播级次的效率(η)。 O&!R7T •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。 ZmK=8iN9J •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)。 "Eh=@?]S_ •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。 xAmtm" •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。 8SRR)O[)}
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F;X{Br {C |R@S 光栅结构参数 5xH=w: 9a`LrB $6"sR I6u •此处探讨的是矩形光栅结构。 m8n) sw,, •为简单起见,选择光栅的配置,仅使反射中的零级次(R0)传播光线。 ~^wSwd[ •因此,选择以下光栅参数: _^ hg7&dF - 光栅周期:250 nm zB.cOMx - 填充系数:0.5 I}f`iBG - 光栅高度:200 nm <2U#U; - 材料n1:熔融石英 c~0kZA6 - 材料n2:TiO2(来自目录) xGs}hVlZiC J 8i;E4R =D<0&M9C A?R`~*Q5 偏振状态分析 2 6#p,P @3`5(xwzm zlMh^+rMX •使用不同锥形入射角(φ)的TE偏振光照射光栅。 ybaY+![* •如上所述,瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 +p 6Ty2rz •为了得到瑞利系数,请在光栅级次分析器中选中单个级次输出,并选择所需的系数。 ]r`;89:s> *-0s
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1C6 i/:L^SQAq 产生的极化状态 4`O[U#? 2w|5SK_
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^+\ OP/DWf Yp\n=#$[ 其他例子 EP:`l O_QDjxj^rZ \'|n.1Fr •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。 Q68~D.V%r •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 M9)4ihK i{$-[*WHiV B=A!hXNa TdFU, 光栅结构参数 ^0]0ss;##R #]h
X."b2 f:PlMv!{ •在引用的工作中,研究了两种不同的制造光栅结构。 5CK+\MK •由于应用的制造方法引起的,与所需的二元形状相比,结构表现出一些偏差:基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 BTAbDyH5 •由于缺少有关制造结构的细节,因此在VirtualLab中的模拟,我们进行了简化。 ?G `m;S •当然,如果数据可用,详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 BX_yC=S
gIo\^ktW ni;)6,i 光栅#1 YsmRY=3 @=kgK[t
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X,n[u •仅考虑此光栅。 FJn-cR.n •假设侧壁表现出线性斜率。 {
^o.f •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ]>M\|,wh •为了实现光栅脊的梯形形状,应用了倾斜的光栅介质。 |WB-N g &S4*x|-C& T"xJY#)} 假设光栅参数: |z)s9B;:#i •光栅周期:250 nm |d0ZB_ci •光栅高度:660 nm [!uzXVS3 •填充系数:0.75(底部) {aAd (~YZ •侧壁角度:±6° ]:e_Y,@ •n1:1.46 HOx4FXPs •n2:2.08 q,Gymh; B[8bkFS>] 光栅#1结果 >/ay'EyY;> *RkUF!)( Pd7\Q]of •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果,而Passilly等人发表的结果如右图所示。 SKC;@? •相比之下,这两张图都表现出非常好的相似性,尤其是图的轨迹。 _}R9!R0O •与参考相比,光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据,因此简化是必要的。 [9sEc [9
MH"\ 5W)ST&YPL* @43psq1 光栅#2 3sr_V~cZ9 evZcoH3~
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^H "pkdZ <WP@q&^k\ •同样,只考虑此光栅。 QIiy\E% •假设光栅有一个矩形的形状。 Y
w0,K& •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 M\{n+r-m 假设光栅参数: "3^tVX%$\[ •光栅周期:250 nm )$] lf } •光栅高度:490 nm Ki><~!L •填充因子:0.5 lpG%rN! •n1:1.46 y,5qY}P+ •n2:2.08 `,]Bs*~ `X<B+:>v- 光栅#2结果 '3S~QN ^fsMfB d?7?tL2 •同样,左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果,由Passilly等人发表的结果如右图所示。 %:aXEjm@ •相比之下,这两张图再次表现出非常好的匹配,尤其是图的轨迹。 ^;EhKG •与参考相比,光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 { b$"SIg1E X,Na4~JO(
<>6j>w_| 文件信息 $z=%e#(!I 5{'hsC
AJ7w_'u=@ .D W>c}1 LO=U?`)q QQ:2987619807 m?kiGC&m
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