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    [分享]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: 2021-05-06
    摘要 k]] (I<2  
    mflH&Bx9  
    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。 Ir_K8 3VM  
    4M}u_}9  
    W52AX.Nm  
    概述 % tN{  
    k"LbB#Q  
    S=n,unn#t  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 Y\Odj~Mj  
    •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。 YJ'h=!p}G  
    •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。 e@Q<hb0<eU  
    p%jl-CC1  
     AVyqtztQ  
    .|NF8Fj  
    衍射级次的效率和偏振     %}MZWf{  
    SYOND>E  
    ?PO~$dUc]  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 zC\ pd#  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 #Wey)DI  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 >sv|  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 35%'HFt_  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 np}F [v  
     L 5J=+k,  
    Hc ]/0:  
    光栅结构参数 Tar tV3;`  
    l4I@6@  
    )c b e 4  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 ==F[5]?  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 y ]xG@;4M  
    •因此，选择以下光栅参数： ^,]'Ut  
    - 光栅周期：250 nm : |#Iw  
    - 填充系数：0.5 .3l'&".'  
    - 光栅高度：200 nm Xm8 1axyf  
    - 材料n1：熔融石英 UN>!#Ji:$  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） OW<i"?0  
     a)$"   
    0K <@?cI  
    %3M(!X:[  
    偏振状态分析 1a;Le8  
    <03@cs  
    _Pjo9z 9  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 b*LEoQSl0V  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 u>Z;/kr  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 ,F`:4=H%  
    R?a)2jl  
     8zS't2 u  
    Yv\.QrxPm  
    产生的极化状态 ,i lVt  
    U$@p"F@P  
     3P-qLbJ  
    (.-3q;)6  
     RUC V!L  
    其他例子 V'sp6:3*\  
    al$G OMi  
    dPwe.:  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 Pou-AzEP$  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 .|}ogTEf  
     d?C8rkV'  
    `X'-4/Y  
    W|_ @ju  
    光栅结构参数 }2:/&H'  
    ]#]|]>& <  
    ( >zXapb2  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 B- =*"H?q  
    •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。 +h_'hz&HlS  
    •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。 -&I%=0q  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 p(in.Xz  
     {|= 8wB  
    {Hm0Q  
    光栅＃1 XP~bmh,T,  
    6"U&i9  
     [,e[~J`C  
    lp3 A B  
    5<\&7P3y  
    •仅考虑此光栅。 7Gd)=Q{uur  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 c-.t8X,5(~  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ESp)%  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 NXb_hF  
     o<ak&LX`9  
    < ek_n;R  
    假设光栅参数： QNj hA'[T  
    •光栅周期：250 nm ":E 7#9  
    •光栅高度：660 nm ?3~]H   
    •填充系数：0.75（底部） m,NUNd#)\  
    •侧壁角度：±6° G{ ~pA4  
    •n1：1.46  5 fY\0  
    •n2：2.08 j3jf:7 /\  
     NPy{ =#k4  
    光栅＃1结果 j_Pt8{[  
    (~}IoQp>  
    3qU#Rg ;7  
    •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。 )X2=x^u*U  
    •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。 +U_> Bo  
    •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。     5m{!Rrb  
    fr kDf-P  
    LDqq'}qK6  
    @9~a3k|  
    光栅＃2 rM<|<6(L  
    P6V_cw$  
     rZ5vey  
     o5?f]Uq5 ,  
    }la\?I  
    •同样，只考虑此光栅。 Lsa&A+fru  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 #ky]@vyO  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 }z:g}".4  
    假设光栅参数： 7wS )'zR;  
    •光栅周期：250 nm TD:NL4dm  
    •光栅高度：490 nm AB<|iJC  
    •填充因子：0.5 jq#gFt*  
    •n1：1.46 5>+>=)*  
    •n2：2.08     SRs1t6&y=  
     C[MZ9 r  
    光栅＃2结果 &TYTeJ]  
     2>BWu  
    1H sfCky{  
    •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。 ~?i;~S  
    •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。 LdxrS5  
    •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。 A_3V1<J`]  
    sUA==k  
     R!IODXP=  
    文件信息  x~p8Mcv  
    ({JXv  
     |hms'n0  
    ` b a}6D  
     88(h`RGMh  
    QQ：2987619807 c ;_ T  
     
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