-
UID：317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2025-09-29
- 在线时间1866小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 9r+O!kF(
kF,\bM 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。 dX@A%6#? |ch^eb^7"
 %s@S|<
W EN )A" 任务说明 TWR $D SslY]d]  7(~H77 B%J%TR_ 简要介绍衍射效率与偏振理论 G6 8Nv: 某个衍射级次（𝑛）的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的，瑞利系数包含了每个衍射级次（矢量）电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。
2ZG1n# 如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数，则可以计算衍射效率： :-\ yy  ivX37,B\bS 其中，n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率，ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外，𝐴表示辐射光的振幅。 j"IM,= 如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数，则必须应用以下方程： D p*$GQ  l \^nC2 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 。 ) o zcr^ _7#tgZyv
光栅结构参数 Ryq"\Q>+ 研究了一种矩形光栅结构。 3[=`uO0\7 为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 n1>,#|# 根据上述参数选择以下光栅参数： ^'[@M'`~L 光栅周期：250 nm ~x4B/zW? 填充因子：0.5 } S
vw,c 光栅高度：200 nm sj zXJ`s 材料n_1：熔融石英（来自目录） 4,U}Am1Q 材料n_2：二氧化钛（来自目录） ljJz#+H2_ TwuX-b  2yQ}Lxr( GX@W"y 偏振态分析 Y
<Znv% M 现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 ) jk1S 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。 u.kYp 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。 q^N0abzgP B8 0odU&  |#&V:GZp Itr7lv'5xx 模拟光栅的偏振态 -H4+ur JJ
)t,{YGY#
 :G`L3E&1s >I d!I 瑞利系数现在提供了偏振态的信息： NY jS 在圆锥入射角为0（𝜑=0）时， 。这说明衍射光是完全偏振的。 !b7'>b'J<1 对于𝜑=22°， 。此时，67%的光是TM偏振的。 dm2CA0 对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 W ~Jzqp9g 9 8A(jsj Passilly等人更深入的光栅案例。 9si}WqAw 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。 *t.q m5h 因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 ~#x :z ^U
}(ma__Ao
 $,KP]~? SH
vaV[C 光栅结构参数 -MrtliepW* 在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 ,!I?)hwOC 由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 m4" N+_j 由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 -SvTg{Q{la 但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 Q sg/ V]
 H wp{< dd<:#c9 光栅#1——参数 hV-V eKjZ( 假设侧壁倾斜为线性。 i,#k}CNu 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 *#1y6^ 为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 ^ qeY9O 光栅周期：250 nm jC%35bi 光栅高度：660 nm N-2([v 填充因子：0.75（底部） j0iAU1~_VX 侧壁角度：±6° /mn-+u`K n_1：1.46 9c6czirwR^ n_2：2.08 .hX0c"f]b
#ya \Jdx
 E dn[cH7 T- |9o|~z 光栅#1——结果 jg
[H} 这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 fB~O
|g 与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 ]*N:;J e Om< !H
 Vd+td;9( 38c?^ 光栅#2——参数 NunV8atn: 假设光栅为矩形。 p$Kj<:qiP 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 <4bz/^ 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 qoj^ _s6 光栅周期：250 nm EntF@ln! 光栅高度：490 nm :dP~.ZY7 填充因子：0.5 *Jvxs
R'a1 n_1：1.46 %K[daXw6E8 n_2：2.08 {L @+(I '>j<yaD'  I-b_h5 ZD6 Rj[ hhSx 2 光栅#2——结果 &]P"48NT 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。 hv* >%p 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。 6HoqEku/Q \dRzS@l  ~U6" ?
|
