-
UID：317649
-
- 注册时间2020-06-19
- 最后登录2026-04-30
- 在线时间1970小时
-
-
访问TA的空间加好友用道具
|
摘要 \ {;3 '<
@@H?w7y?& 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。 Lm w4 0A' )zKik
 "~L$oji i9D<jkc 任务说明 tv%B=E!r 5IfC8drAs  T l8`3`e ;lf $)3%[ 简要介绍衍射效率与偏振理论 yaYJmhG 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。 3<_=Vyf 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： KO[, C[;|j  ^/~C\
( 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。 z@ v2t>@3k 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： Yb4%W-5  d fSj= 4 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 。 + P<#6<gR !
=*k+gpF
光栅结构参数 3L9@ELY4 研究了一种矩形光栅结构。 #'BPW<Ob 为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 P4fnBH4OQ 根据上述参数选择以下光栅参数： '<xV]k|v 光栅周期：250 nm eu'S~c- l 填充因子：0.5 PQP|V>g 光栅高度：200 nm +mC?.B2D 材料n_1：熔融石英（来自目录） Q096M 0m 材料n_2：二氧化钛（来自目录） f<M!L> +M6 ^.c<b_(=h  h)Ol1[y` eIQ@){lJ-] 偏振态分析 =k5O*ql" 现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 vUR gR 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。 .mplML0oW 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。 _p xurq{ \LM.>vJ  p3 V?n[/} d ;i@9+ 模拟光栅的偏振态 5]K2to)>`
B7PdavO#
 +v<
\l= d<[L^s9 瑞利系数现在提供了偏振态的信息： ]q/USVj{ 在圆锥入射角为0（𝜑=0）时， 。这说明衍射光是完全偏振的。 5YYBX\MV 对于𝜑=22°， 。此时，67%的光是TM偏振的。 1rON8=E 对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 ~ 1~|/WG |)S*RQb\ Passilly等人更深入的光栅案例。 b4 Pa5 w 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。 49YN@ PXC 因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 q @1xYz:J
S|F:[ (WaM
 < ==6fc>s Cv [1 HO< 光栅结构参数 <`WcI`IA b 在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 g} pD% 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。 &0]5zQ 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。 +
]iK^y-.r 但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 *,28@_EwY
 nd&i 9 l & Bqu2^^ 光栅#1——参数 $laUkD#vz 假设侧壁倾斜为线性。 J?Oeuk~[D 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 XSGBC:U)l 为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 ^I) +u>fJ 光栅周期：250 nm ^bq,+1;@Q 光栅高度：660 nm V[n,fEPBr 填充因子：0.75（底部） =_CH$F!U 侧壁角度：±6° +!ZfJZls n_1：1.46 sG\K$GP! n_2：2.08 C[5dhFZ
~K"nm {.
 !j}L-1*{ l E6z&pM8<8 光栅#1——结果 kK/XYC
0D 这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 eD7qc1*G 与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 d{"@<0i? hVAatn[
 hzT)5'_ % m+7$iD 光栅#2——参数 H g$7[um 假设光栅为矩形。 v0?SN>fZ 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 `3`.usw 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 t7Mq>rFB 光栅周期：250 nm nL x|$=W 光栅高度：490 nm 0Ua=&;/2 填充因子：0.5 q@tym5 n_1：1.46 4-I7"pW5 n_2：2.08 =T\=,B D$@2H>.-  VJ? >o X?XB!D7[ 光栅#2——结果 #2Iag' 4T 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。 i<):%[Q)> 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。 gA%
A}) fI1
9p Q  vn!3Z! dm(
|
