-
UID：317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-11-26
- 在线时间1892小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
光栅结构广泛应用于各种光学应用场景，如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM，也称为RCWA)，为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此，复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置，这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中，详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。 ?.^n,[2 O' h f8w
 =d#(n M* aY0{v X 任务说明 )> ,ndKT~ H @ 5dj}  VWrb`p@ W#kd[Wi 简要介绍衍射效率与偏振理论 HsKq/Oyk 某个衍射级次（𝑛）的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的，瑞利系数包含了每个衍射级次（矢量）电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 E?S 如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数，则可以计算衍射效率： m\G45%m  F+)g!NQZ 其中，n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率，ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外，𝐴表示辐射光的振幅。 ?D;7ut$~ 如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数，则必须应用以下方程： +h@ZnFp3  /Xl(>^|& 因此，必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下，光栅坐标系中为 。 Q'rgh+6 V I]~uTV
光栅结构参数 =rA]kGx 研究了一种矩形光栅结构。 N"s"^}M\ 为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 7n] ukqZ 根据上述参数选择以下光栅参数： ^ddC a 光栅周期：250 nm @ *BVS'\ 填充因子：0.5 Mh]4K" cs 光栅高度：200 nm m= rMx]k 材料n_1：熔融石英（来自目录） OV|n/~ 材料n_2：二氧化钛（来自目录） `#4q7v~>oe Rk#p zD  X 4\V4_ -J>f,zA 偏振态分析 gO# %*
W 现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 b8**M'k 如前所述，瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 pgPm0 +N
为了接收瑞利系数作为检测器的结果，需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出，并选择所需的系数。 {t| Q9& ce:wF#Qs  b%7zu}F )j!%`g 模拟光栅的偏振态 ssAGWP
qtuT%?wT@Z
 !X`cNd)0Xo Hi^ Z`97c 瑞利系数现在提供了偏振态的信息： 08/Tk+ 在圆锥入射角为0（𝜑=0）时， 。这说明衍射光是完全偏振的。 ET(/h/r 对于𝜑=22°， 。此时，67%的光是TM偏振的。 *onVG5< 对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 : -$TD('F .Hg{$SAC(w Passilly等人更深入的光栅案例。 G "i xw Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态，以获得不同状态之间的高度转换。 SgkW-# 因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 eoJ*?v
<?%49
 8S5Q{[ ! 8X/SNRk6p 光栅结构参数 udPLWrPF\ 在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 rpc;*t+z 由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 JFq<sY! 由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 h-fm)1S_ 但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 qp {~OW3
 S <z 8 |@VhR(^O$ 光栅#1——参数 pZ]&M@Ijp 假设侧壁倾斜为线性。 =&PO_t5) z 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 SeuDJxqopD 为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 5"bg 8hL 光栅周期：250 nm :;\xyy}A 光栅高度：660 nm 8( Q[A 填充因子：0.75（底部） 9%2h e)Yqc 侧壁角度：±6° ?;A\>sP n_1：1.46 ^!$=(jh. n_2：2.08 n g9 _c
_+Z5qUm Q
 H9Vn(A8&` Mm!;+bM% 光栅#1——结果 8:2Vib$ 这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 I8|"h8\ 与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 wbI1~/ }GH C u
 k%iwt]i% ?xuWha@: 光栅#2——参数 h-x~:$Z, 假设光栅为矩形。 , eSpt #M 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 -j1]H"- 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 UzW]kY[A< 光栅周期：250 nm qRz /$|. 光栅高度：490 nm A\v53AT 填充因子：0.5 olKM0K n_1：1.46 /m i&7C(6 n_2：2.08 PEaZ3{- OzR<jCOS  Cx e(iwa. E33WT{H&_' 光栅#2——结果 Fl *<N 这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度，特别是图表的趋势。 TD78&a# 与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 QZ[S,
c^ (iIzoEpb8W  3Bcv"O,B!{ u|k_OUTq
|
