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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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    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: 2021-05-06
    摘要 _."E%|5  
    D!> d0k,Y  
    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。 97~K!'/^+y  
    R"xp%:li  
    h* .w"JO  
    概述 4I~i)EKy6  
    83;IyvbL  
    M-9gD[m  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 lglYJ,  
    •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。 I@Z)<5Zf  
    •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。 /)#8)"`nT  
    is#8R:7.:  
     tB6k|cPC  
    %]4-{%v  
    衍射级次的效率和偏振     Df=q-iq<{/  
    Pn WD}'0V  
    D[Iq n  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 Vu]h4S:  
    •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。 +$pJ5+v  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 8OAg~mQ15(  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 ia{kab|_5  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 :$H!@n*/R  
     ! Tfij(91  
    "~$$  
    光栅结构参数 T0 |H9>M  
    uEd,rEB>  
    xPQL?.  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 zXre~b03ZS  
    •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。 y4F^|kS) [  
    •因此，选择以下光栅参数： qi=3L  
    - 光栅周期：250 nm 'h *Zc}Q:  
    - 填充系数：0.5 $Ub}p[L  
    - 光栅高度：200 nm !IA KVQ  
    - 材料n1：熔融石英 sbla`6Fb  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） 31XU7A  
     Q=+8/b  
    {'~sS  
    @>O&Cpt  
    偏振状态分析 M\UWWb&%\  
    |9s wZ[  
    &5q{viI  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 3%IWGmye4  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 a$+#V=bA  
    •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。 gMZ&,n4  
    ;nk@XFJ  
     OV|Z=EwJ  
    79tJV  
    产生的极化状态 E~He~wHWe  
    && C~@WY,r  
     t<lyg0f  
    ,OB&nN t>  
     G%OpO.Wf  
    其他例子 Ekf2NT  
    bj.]o*u-  
    6y@<?08Q  
    •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。 FOp_[rR   
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 "jGe^+9uT  
     ,k%8yK  
    +{ab1))/  
    >sV Bj(f  
    光栅结构参数 VRhRwdC  
    [+DNM 2A  
    GTFl}t  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 0*{p Oe/u  
    •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。 >@Khm"/T  
    •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。 yS"0/Rm}  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 a}D&$yz2  
     EG1x  
    }rxFS <j  
    光栅＃1 S A3Y:(  
    =+Tsknq  
     /O"0L/hc^  
    K!b>TICa:  
    !L$oAqW  
    •仅考虑此光栅。 Bcm=G""  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 hGKdGu`0  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 | VRq$^g  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ;S =e%:zb  
     Y;PDZb K3  
    faJ8zX  
    假设光栅参数： Sh47c4{  
    •光栅周期：250 nm h=mv9=x  
    •光栅高度：660 nm -9i+@%{/  
    •填充系数：0.75（底部） ;@O(z*14@  
    •侧壁角度：±6° Nuo<` 6mV@  
    •n1：1.46 lMPbLF%_  
    •n2：2.08 +{bh  
     a!{hC)d*  
    光栅＃1结果 N>T=L0`  
    vev8l\  
    g&8.A(  
    •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。 Ae3#>[]{  
    •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。 p!V) 55J*  
    •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。     m&{rBz0  
    '4Y*-!9  
    th;]Vo  
    )S"o{N3B  
    光栅＃2 s={X-H< 2  
    {)GQV`y  
     [/n' @cjNZ  
     ]n/jJ_[  
    F .& *D~f  
    •同样，只考虑此光栅。 PK9Qm'W b  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 4v i B=>  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 p@`4 Qz  
    假设光栅参数： [kQ"6wh8  
    •光栅周期：250 nm y& Gw.N}<r  
    •光栅高度：490 nm 9yp^zL  
    •填充因子：0.5 $Jt8d|UP  
    •n1：1.46 ]lC4+{V  
    •n2：2.08     J\9jsx!WQ  
    @)8NI[=6O  
    光栅＃2结果 W>UjUq);  
     8cequAD  
    8Na}Wp;|Gi  
    •同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 )Ep@$Gv|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。 k0R, !F  
    •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。 )E_!rR  
    qrOB_Nz  
     I-j(e)P(o_  
    文件信息 P'KY.TjWb  
    A89Y;_4y  
     nT(!HDH  
    jAsh   
     k$Nx6?8E  
    QQ：2987619807 oKZ[0(4<  
     
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