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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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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2021-05-06
    摘要 FK0nQ{uB"  
    s@Y0"   
    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。 hK?uGt d?  
    Xrc0RWXB8  
    YEQ}<\B\&  
    概述 cW%F%:b  
    ~#N^@a  
    }3ty2D#/:  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 .(ki(8Z N  
    •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。 x%5n&B  
    •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。 &K/5AH"q  
    (Jy7  
     a8Nl' f*0  
    ^dld\t:tV7  
    衍射级次的效率和偏振     M5CFW >T  
    R=xT\i{4h  
    V_$BZm%8J  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 vaW, O/F  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 &dH/V-te  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 }]'Z~5T  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 ]W]o6uo7  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 8 W79  
     "o+< \B~  
    A7C+-N  
    光栅结构参数 vg5i+ry<  
     (0bvd  
    )\8l6Gw  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 qn5e[Vn  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 n>" 0y^v  
    •因此，选择以下光栅参数： Vr+X!DeY  
    - 光栅周期：250 nm r8A   
    - 填充系数：0.5 nn5tOV}QE  
    - 光栅高度：200 nm D37N*9}  
    - 材料n1：熔融石英 @2nar<  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） c_"]AhV~Mg  
     9@9(zUS|  
    |Ah'KpL8W  
    ?Id3#+-O  
    偏振状态分析 C4Z}WBS(  
     ?%Hj,b  
    mmE\=i~  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 g 4G&  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 <lopk('7  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 0Ihp`QGU:  
    |4^us|XY  
     ]%>7OH'  
    hd^?mZ  
    产生的极化状态 M_lQ^7/  
    N_Q)AXr)  
     (NR8B9qLN  
    ^lud2x$O^C  
     ND $m|V-C  
    其他例子 @~,&E*X! .  
    7Ko<,Kp2b  
    c5C 2xE}T  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 jM]B\cvN  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 4 ;ybQ  
     W5z<+8R  
    <#/r.}.x  
    ,j E'd'$  
    光栅结构参数 }tJR Bb  
    .$&mWytw=  
    zW.I7Z0^  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 DLggR3K_\  
    •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。 *'[8FZ|dQ  
    •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。 Zq1Z rwPF  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 @`t#Bi9  
     HEh,Cf7`'  
    @D1}).  
    光栅＃1 goBl~fqy0  
    r&!Ebe-  
     \vwsRT 1  
    iXLODuI  
    l Oxz&m  
    •仅考虑此光栅。 ~C M%WvS  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 Uao8#<CkvJ  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 $.HZz  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。  rG[iEY  
     X% JQ_Z  
    d?[gd(O  
    假设光栅参数： tV.qdy/]}  
    •光栅周期：250 nm ufl[sj%^|  
    •光栅高度：660 nm _C"=Hy{  
    •填充系数：0.75（底部）  \EI<1B  
    •侧壁角度：±6° w8veh[%3n  
    •n1：1.46 Dnk}  
    •n2：2.08 l/*NscYtQ  
     im,H|u_f4  
    光栅＃1结果 [Ey[A|g  
    c?(;6$A  
    C?dQ QB$  
    •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。 ]? 2xS?vd  
    •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。 y0}3s)lKv  
    •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。     U)v){g3w)  
    "2'4b  
    3(o}ulp  
    /6fa 7;  
    光栅＃2 )}!Z^ND*  
    !V.2~V[^M  
     ?58,Ja  
     )\aCeY8o  
    qe/dWJBa  
    •同样，只考虑此光栅。 ` |uwR5  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 ~W/|RP7S  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 YzA6*2  
    假设光栅参数： S"=y >.#  
    •光栅周期：250 nm =`st1K  
    •光栅高度：490 nm mv,p*0  
    •填充因子：0.5 xVnk]:c  
    •n1：1.46 reP)&Fo  
    •n2：2.08     e};\"^H H  
    npCiqO  
    光栅＃2结果 #3~hF)u&/  
     6[x6:{^J  
    JX)%iJq#  
    •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。 ;6)Onwx  
    •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。 57|RE5]|!  
    •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。 <Jc :a?ICe  
    QH5[}zs8  
     #jqcUno  
    文件信息 'G)UIjl  
    F=g +R~F  
     C<B+!16  
    N\{{:<Cp\  
     F`Ld WA  
    QQ：2987619807 %|izt/B  
     
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