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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-05-06
    摘要 !5x Ly6=}  
    K%}}fw2RMN  
    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。 P ,K\  
    ~DLIzg7p!  
    A 2x;fgi  
    概述 /'y5SlE[J  
    F?Or;p5`Y  
    | W#~F&{]  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 |t\|:E>" }  
    •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。 l9{#sas  
    •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。 .F0]6#(  
    r9ke,7?  
     >kdM:MK  
    s0{ NsK>  
    衍射级次的效率和偏振     DM3B]Yl  
    ] mj v;C  
    .#^0pv!  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 LD+f'^>>Z  
    •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。 { U <tc4^  
    •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）。 um8AdiK  
    •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。 /~}_hO$S  
    •特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 >,h1N$A+  
     zj]b&In6;  
    Z|^MGyn  
    光栅结构参数 2H&{1f\Bf  
    gw Qvao  
    Xa`(;CLW?  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 7o{*Z  
    •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。 7;HUE!5,^l  
    •因此，选择以下光栅参数： N4[E~ -  
    - 光栅周期：250 nm I$N7pobh  
    - 填充系数：0.5 Um ;kd&#x  
    - 光栅高度：200 nm ItK  
    - 材料n1：熔融石英 j%M @#  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） dE>v\0 3!8  
     Mn"/#tXL-  
    0~xaUM`  
    @ t@|q  
    偏振状态分析 <`JG>H*B6  
    MOV =n75  
    + x_ wYv  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 v7@H\x*  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 _hoAW8i  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 v+tO$QZ`  
    8Nvr93T,  
     [&n|\!  
    K<,Y^3]6?  
    产生的极化状态 q[boWW  
    /v&`!nKu  
     $DV-Ieb  
    =mJ F_Ri  
     ct\<;I(H  
    其他例子 p#b{xK  
    k E_ky)  
    r"]Oe$[#  
    •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。 -q(:%;  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 luF#OPC  
     s<{GpWT8  
    wU0K3qZL  
    s1@@o#r  
    光栅结构参数 A}eOR=E  
    >PH< N  
    nE<J`Wo$f  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 Y?.gfEXSQo  
    •由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 1OPfRDn.bk  
    •由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 4H7Oh*P\j  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 {Vl"m 2  
     8Xk Ik7  
    cX"G7Bh  
    光栅＃1 y(a}IM3~  
    -t b;igv  
     'X ~Ab  
    3AP YO  
    gDc]^K4>  
    •仅考虑此光栅。 RD9Y k  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 7n>|D^  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 n@o  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 sBB:$X  
     #J3zTG(:@  
    -~]^5aa5n  
    假设光栅参数： PE7t_iSV  
    •光栅周期：250 nm `L">"V`$Bj  
    •光栅高度：660 nm `NoCH[$!+  
    •填充系数：0.75（底部） (T2<!&0 @  
    •侧壁角度：±6° xx}'l:}2 ]  
    •n1：1.46 0, "ZV}  
    •n2：2.08 tpz=} q  
     ~:s!].H  
    光栅＃1结果 X?_v+'G  
    $WM8tF?H  
    y (ldO;.  
    •左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 h?3f5G*&H  
    •相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 ]N_140N~  
    •与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。     95% :AQLV  
    ILIRI[7 (  
    .>oM z&  
    \ /sF:~=  
    光栅＃2 /^8t'Jjd,  
    @>Biyb  
     ~JT lPU'  
     V?o&])?[  
    Q)9369<A  
    •同样，只考虑此光栅。 hXBqz9  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 {bxhH)a'  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 2@4MC`&  
    假设光栅参数： ir"* iL=  
    •光栅周期：250 nm Z^C!RSQ  
    •光栅高度：490 nm 1gL8$.B?  
    •填充因子：0.5 ~'|&{-<  
    •n1：1.46 yW'BrTw  
    •n2：2.08     8F.(]@NY  
    I  *1#  
    光栅＃2结果 &AN%QhI  
     .Pqj6Ko9  
    g9! d pP  
    •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。  8APTk  
    •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。 KF*B  
    •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。 jWz|K  
    mT}Aje-L  
     ?T~3B]R  
    文件信息 ]eORw $f  
    \"{/yjO|4  
     mq>*W' M  
    g(M(Hn7  
     _dz:\v  
    QQ：2987619807 dVK@Fgo  
     
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