-
UID:317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2026-09-08
- 在线时间1983小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 WEps.]s 4fD`M(wv 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。 (+@faP
*:(1K%g
R:BBF9sK? EJv! tyJ\[ 任务说明 D8a)( wm U:J /\- ]m RF[b$ pDP33`OFh 简要介绍衍射效率与偏振理论 ~xP
Szf 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。 :S#eg1y.w] 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: i4 P$wlO _AVy:~/ 其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 Yo>%s4_, 如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: oUCS| IM$'J 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 。 z/pDOP Ku d"z *Nb 光栅结构参数 o:h)~[n| 研究了一种矩形光栅结构。 /95FDk> 为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 So0`c,D 根据上述参数选择以下光栅参数: pVdhj^n 光栅周期:250 nm n}) 填充因子:0.5 CzK%x?~] 光栅高度:200 nm ?exALv'B 材料n_1:熔融石英(来自目录) *
.oi3m 材料n_2:二氧化钛(来自目录) jBT*~DyN
z N45s'rF W=q?tD~V $cyLI+uz| 偏振态分析 Ty)gPh6O 现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 gGF$M
` 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。 *4zoAs lU1 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。 R/yPZO-U ytg7p 5{!i >6n@\n 77)OW$G 模拟光栅的偏振态 ^!N;F" y[TaM9<
=9#i<te pIk4V/fy 瑞利系数现在提供了偏振态的信息: s9^"wN YQ 在圆锥入射角为0(𝜑=0)时, 。这说明衍射光是完全偏振的。 T[`QO`\5O 对于𝜑=22°, 。此时,67%的光是TM偏振的。 i(dXA(p 对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 ;""-[4C +# m Passilly等人更深入的光栅案例。 3 ATN?V@ Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 `PXoJl 因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 G:H(IA7Z fo/(()
Lqy|DJ% &Z#Vw.7U 光栅结构参数 r%OrH-T 在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 VKl~oFKXJ 由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 oXu~9'm$ 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。 "a 2H8x 但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 +z{x 7
mE)x7 %a%+!wX0x 光栅#1——参数 kW*W4{Fth 假设侧壁倾斜为线性。 pZNlcB[Qn- 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 C{lB/F/|! 为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 x`&P}4v0 光栅周期:250 nm 6'3Ey'drH 光栅高度:660 nm CJ37:w{%*Y 填充因子:0.75(底部) NpjsZcA 侧壁角度:±6° /
r`Y'rm n_1:1.46 &k {t0> n_2:2.08 nJnO/~| ^ ^U)WB
pJ<)intcbE >QbI)if`1 光栅#1——结果 M$E8: 这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 *
S+7BdP
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。 (5CX *)R yDl5t-0`
#dXZA>b9 c{r6a=C 光栅#2——参数 [NR0] #h 假设光栅为矩形。 Q'vIeG"o 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 c"jhbH!u4 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 l% 3Q=c 光栅周期:250 nm @5POgQ8 光栅高度:490 nm ln_EL?V 填充因子:0.5 8I|1Pl n_1:1.46 6'X.[0M n_2:2.08 Sxx.>gP"61 }pU!1GsO
Q}`2Y^. pRa oR 光栅#2——结果 nY.Umj 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。 3vEjf 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。 0bRkC,N
( |Cxip&e> U~QCN[gh
|