首页
->
登录
->
注册
->
回复主题
->
发表主题
光行天下
->
讯技光电&黉论教育
->
衍射级次偏振态的研究
[点此返回论坛查看本帖完整版本]
[打印本页]
infotek
2022-06-27 09:14
衍射级次偏振态的研究
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。
\2Atm,#4
WMw^zq?hd@
y(w&6:
N& 683z
任务说明
GjD^\d/
4gkaCk{]
VwKo)zH
lI"~*"c`
简要介绍衍射效率与偏振理论
8pZGu8
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。
/ 80Q
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:
Z\9DtvV
pDloew
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。
HJ]9e
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:
z&a>cjt_;
xh) h#p.
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
。
X}@'FxIF
JsZLBq*lP
光栅结构参数
<<5x"W(,
研究了一种矩形光栅结构。
(+w>hCI
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。
&oXN*$/dlJ
根据上述参数选择以下光栅参数:
_q7mYc
光栅周期:250 nm
A0f98?j^
填充因子:0.5
ys~oJb~
光栅高度:200 nm
AwQ7O z|(
材料n_1:熔融石英(来自目录)
nQ5N\RAZ
材料n_2:二氧化钛(来自目录)
t<DZW#
N" =$S|Gs
a58]#L~
8v V<A*`
偏振态分析
B65"jy
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。
}JlrWJRi
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。
\]y /EOT
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。
zHu w[
W~ i599!v
=(cfo_B@K
Ht_7:5v&
模拟光栅的偏振态
f(Uo?_as
aSVR+of
E# UAC2Q
ucwUeRw,
瑞利系数现在提供了偏振态的信息:
(ibj~g?U,
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,
。这说明衍射光是完全偏振的。
GJo`9
对于𝜑=22°,
。此时,67%的光是TM偏振的。
E$1P H)
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。
31)eDs
PC55A1(T
Passilly等人更深入的光栅案例
。
Y4j%K~lsY
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。
59X'-fg ,
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。
! a!^'2
>9i%Yuy](
agUdPl$e\
NS3qNj
光栅结构参数
^9`S`Bhp
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。
/4wPMAlb
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。
JuM4Njz|
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。
#-{^={p"
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。
qw35LyL
kBr?Q
';iLk[
光栅#1——参数
;/s##7qf
假设侧壁倾斜为线性。
FL?Ndy"I
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
'eDV-cB
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。
$dkkgsw7
光栅周期:250 nm
5JggU
光栅高度:660 nm
DR c-L$bD
填充因子:0.75(底部)
ywkyxt
侧壁角度:±6°
sB+ B,DF
n_1:1.46
\_|g}&}6Y
n_2:2.08
hreG5g9{
Ds@nuQ
qx2M"uFJ
;oGpB#[zO
光栅#1——结果
q)QM+4
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。
cj@ar^=`K
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。
.\}nDT
GS&iSjw
a=&{B'^G
7j~}M(s"
光栅#2——参数
n1r'Y;G
假设光栅为矩形。
nz_1Fu>g|
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。
G/y;o3/[Z
矩形光栅足以表示这种光栅结构。
?v@pB>NZ
光栅周期:250 nm
k@Mt8Ln
光栅高度:490 nm
+V;@)-
填充因子:0.5
=QJI_veUG`
n_1:1.46
W`g zMx
n_2:2.08
6#upBF:
8/BWe ;4
~Sc{\ZJl
#2*6esP
光栅#2——结果
l,@rB+u
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。
\Jm^XXgS
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。
cTu"Tu\Qw
i&Xjbcbp
@D+2dT0[M
Q~zs]{\
zanmous
2022-07-20 10:03
shubucuo
查看本帖完整版本: [--
衍射级次偏振态的研究
--] [--
top
--]
Copyright © 2005-2025
光行天下
蜀ICP备06003254号-1
网站统计