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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 @rkNx@[~  
    | "DQ^)3Pi  
    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。 n_sCZ6uXEQ  
    ^3IO.`|  
    v"6q!  
    概述 |#$Wh+,*  
    ( du<0J|PT  
    'x lK_Z  
    •本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 1Ah  
    •为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 >F6'^9|  
    •为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 FSd842O  
    V[Fzh\2n  
     W"YFx*W  
    Z ) qc-~S  
    衍射级次的效率和偏振     v! uD]}  
    JadXdK=gE  
    &V$_u#<  
    •通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 2Q,e1' =  
    •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。 T?:Vw laE  
    •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）。 l~Hs]*jm  
    •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。 i}N'W V`!  
    •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。 y} AkF2:  
     ZY+NKb_  
    |Spy |,/  
    光栅结构参数 ^k]OQc7q'  
    B<J} YN  
    _a"5[sG  
    •此处探讨的是矩形光栅结构。 w0x, ~  
    •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。 kJq8"Klg  
    •因此，选择以下光栅参数： y[oc^Zuo  
    - 光栅周期：250 nm 1om:SHw  
    - 填充系数：0.5 m^@,0\F  
    - 光栅高度：200 nm O8"kIDr-  
    - 材料n1：熔融石英 L0Bcx|)"$`  
    - 材料n2：TiO2（来自目录） :% )va  
     -("sp  
    \I1+J9Gl  
    r ,D T>  
    偏振状态分析 03L+[F&"?  
    LJ`*&J   
    6MvjNbQ  
    •使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 ,IF3VE&r  
    •如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 CWdA8)n.  
    •为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 q+5g+9  
    ob05:D_bc9  
     <XiHQ B!  
    lt`(R*B%  
    产生的极化状态 gUwg\>UC  
    wP8Wx~Q=  
     !E8y!|7$  
    kL\ FY  
     pZUckQ  
    其他例子 zBtlkBPu  
    ?8X;F"Ba  
    +KgLe>-}  
    •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。 pSvRyb.K  
    •因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Md mS  
     Q^>"AhOiU  
    $!%/Kk4M  
    @(M-ZO!D  
    光栅结构参数 @?lmho?  
    XUc(7>k  
    ;NQ9A &$)  
    •在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 uMKO^D  
    •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。 b6Pi:!4  
    •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。 5&Al  
    •当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 k#X~+}N^  
     /I}#0}  
    z)p( l!  
    光栅＃1 b5lZ||W.  
    ,r^zDlS<q  
     lHQ:LI  
    ^=`7]E[p  
    ea[vzD]  
    •仅考虑此光栅。 Z> Jm  
    •假设侧壁表现出线性斜率。 l*~O;do  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 4Bg"b/kF  
    •为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 F3+ ;2GG2  
     UgI0 *PE2  
    UtPFkase  
    假设光栅参数： 9'+Eu)l:  
    •光栅周期：250 nm 3}R}|Ha J#  
    •光栅高度：660 nm NV\t%/ ?  
    •填充系数：0.75（底部） VZuluV  
    •侧壁角度：±6° PJ}d-   
    •n1：1.46 VF[$hs  
    •n2：2.08 San3^uX  
     )+ifVv50  
    光栅＃1结果 Io_bS+  
    vDI$ QUMD6  
    'kU5  
    •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。 SFqY*:svOw  
    •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。 h [*/Tnr  
    •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。     J]G] <)  
    j=|cx+nb  
    )&/ecx"2Q  
    |pLx,#n  
    光栅＃2 >,%or cN  
    eka<mq|W  
     >_XC  
     bmCp:6  
    ozaM!ee\z  
    •同样，只考虑此光栅。 Q$,AQyBlqc  
    •假设光栅有一个矩形的形状。 |m{u]9  
    •蚀刻不足的部分基板被忽略了。 vq?Lej  
    假设光栅参数： [}>!$::Y  
    •光栅周期：250 nm phCItN;  
    •光栅高度：490 nm ,f*Q3 S/I  
    •填充因子：0.5 ,X`w/ 2O  
    •n1：1.46 !ZxK+Xqx[  
    •n2：2.08     >lPWji'4;  
    @!'rsPrI  
    光栅＃2结果 oRkh>yj'  
     /EP RgRX  
    ehTrjb3k  
    •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。 _c!$K#Yl{  
    •相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 Nyx)&T&I  
    •与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 6W\G i>  
    =D~>$ Y  
     x-nO; L-2p  
    文件信息 &&PXWR!%]  
    njxfBA:  
     XoNBq9Iu  
    n2A ; `=  
     wn-1fz <d  
    QQ：2987619807 ;_X2E~i[  
     
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