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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-06
    摘要 b<8,'QgB  
    _qvzZ6  
    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。 |h^]`= 3  
    r O-=):2  
    mJ JF  
    概述 XkEE55#>|  
    ]*TW%mY  
    xM2UwTpW  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 fX{Xw0  
    •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。 -h%1rw  
    •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。 |H&&80I  
    $VnPs!a  
     tf4clzSTa  
    Rg%Xy`gS  
    衍射级次的效率和偏振     NEW0dF&)  
    .Zm de*b  
    V#TNv0&0  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 #8r1<`']!  
    •该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 rbc7CPq_^  
    •在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 X]c>clk,  
    •因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 Wiere0 2*  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 v{pW/Fu~  
     f[Xsri  
    K96N{"{iI%  
    光栅结构参数 m ;{(U Z  
    {Lugdf'  
    z yrjb 8  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 !112u#V  
    •为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 ', P_a,\  
    •因此，选择以下光栅参数： R#4f_9e<Z  
    - 光栅周期：250 nm JQ9+kZ  
    - 填充系数：0.5 "GX k;Y  
    - 光栅高度：200 nm =4 NKXP~C  
    - 材料n1：熔融石英 [BKOK7QK|  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） ?^WX] SAl  
     +Ou<-EQV  
    ta0;:o?/d  
    qAi:F=> X  
    偏振状态分析 &Xi] 0\M)  
    ]T._TZ"  
    T[kS;-x  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 Mo]aB:a  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 W4"1H0s`l  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 zQoJ8i>  
    Z_s]2y1  
     <`Qb b=*  
    _mTNK^gB  
    产生的极化状态 BO0Y#fs  
    #g~]2x  
     BC R]K  
    4iY <7l8  
     |Elz{i-  
    其他例子 ]F #0to  
    Ict+|<f  
    uTrQ<|}#  
    •为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 0yxwsBLy  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 |#EI(W?`  
     Hk?E0.  
    R)Dh;XA  
    gF\ac%9  
    光栅结构参数 ~R7{gCqdr  
    Ryn@">sVI  
    .jl^"{@6  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ).jna`A,  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 Tx(=4ALY  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 h([qq<Lzs  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 Fl++rUT  
     %3T:W\h  
    }R`}Ey|{  
    光栅＃1 <<6gsKP  
    Hr/J6kyB)  
     ;(IAhWE?7  
    !={QL:  
    ]o`FF="at  
    •仅考虑此光栅。 t_Ul;HVPS  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 dfs1BV'  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 8TO5j  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 =GLMdhD]  
     uQkQ#'e|  
     #uuNH(  
    假设光栅参数： >IHf5})R  
    •光栅周期：250 nm cQh=Mri]  
    •光栅高度：660 nm E5$uvxCI  
    •填充系数：0.75（底部） &XSe&1  
    •侧壁角度：±6° < !]7Gt  
    •n1：1.46 XU$\.g p-  
    •n2：2.08 zxvowM  
     Dz+R Q`Vn  
    光栅＃1结果 K|.!)L  
    VB{G% !}  
    {4b8s%:!4  
    •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。 '8fL)Zk  
    •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。 ; J8 25CE  
    •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。     BU;E6s>P  
    If(IG]>`D  
    )nUTux0K\  
    oOK&+r7  
    光栅＃2 g [+_T{  
    z@J;sz  
     y&+Sp/6BYA  
     X3rvM8  
    Fv9n>%W&  
    •同样，只考虑此光栅。 RDQK_Ef:  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 > v ]-B"Y  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 GFtE0IQ  
    假设光栅参数： a]_eSU@  
    •光栅周期：250 nm <3c|S_|L*m  
    •光栅高度：490 nm J2~oIe2!+  
    •填充因子：0.5 $WK~|+"{>  
    •n1：1.46 XvspE}~y  
    •n2：2.08     :i:M7}r  
    .[4Dv t|>6  
    光栅＃2结果 >R}p*=J  
     6H}8^'/u  
    Acib<Mi2!-  
    •同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 z gDc=  
    •相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 ygquQhf5  
    •与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。  MUd 9R  
    7cJh^M   
     x4vowF  
    文件信息 w>ap8><4  
    CERT`W%o  
     k3B-;%3I;  
    D/-$~u_o  
     Xi!`+N4  
    QQ：2987619807 THbV],RhJ  
     
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