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 2024-12-18 14:34

衍射级次偏振态的研究

摘要 W%vh7>.  
8&dmH&  
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。 eYsO%y\I  
v[ F_r  
Y;-"Z  
e^Jy-?E  
任务说明 9;h 1;9sC|  
8MW|CM4Q  
T3M 4r|  
@jwUH8g1  
简要介绍衍射效率与偏振理论 (qohb0  
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。 r}*2~;:pW  
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: D }b+#G(m[  
9J2% 9,^  
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。 G=~T)e  
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: BT`/O D@  
$XT&8%|*7  
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 y1k""75  
o Q{gh$6*  
光栅结构参数
Z(Q?epyT  
研究了一种矩形光栅结构。 8V~w3ssz  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 ly, d =  
根据上述参数选择以下光栅参数: oX?2fu-  
光栅周期:250 nm mE^6Zu  
填充因子:0.5 ?bN8h)>QQ8  
光栅高度:200 nm WdIr 3  
材料n_1:熔融石英(来自目录) PPE:@!u<  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) = @ph  
oleRQ=  
n"_EDb  
[!bTko>rSB  
偏振态分析 z KJ6j]m  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 2psI\7UjA]  
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。 Q&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。 *h-nI=  
'1.T-.4>&  
c#CX~  
-Frx{3  
模拟光栅的偏振态 tLV9b %i(  
}.` ycLW'  
 /H!I90  
K6|*-Wo.  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: 9LCV"xgX  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 CE*@CkC0z  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 O\lt!p3F  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 ]u2! )vZh'  
Ce`{M&NSWX  
Passilly等人更深入的光栅案例 8 kd  
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。 $!KV]]  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 i~l0XjQbs  
skZxR5v3~L  
ApS/,cV  
s(wbsRVP8  
光栅结构参数 oD!72W_:  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 i:{a-Bd  
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。 jOEb1  
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。 O`|'2x{[O  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 atW;S99#  
tlvLbP*r  
=b !f  
光栅#1——参数 C=9|K`g5 R  
假设侧壁倾斜为线性。 qZA?M=NT?  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 roL~r`f`  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 hQl3F6-ud  
光栅周期:250 nm E!3W_:Bs  
光栅高度:660 nm j.ANBE96>  
填充因子:0.75(底部) |!rD2T\Ef  
侧壁角度:±6° 52-^HV  
n_1:1.46 3go!P])  
n_2:2.08 1 ht4LRFi  
bO^%#<7  
<qHwY.  
$Ce`(/  
光栅#1——结果 37 M7bB0  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 #2x\d  
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。 b6);bX>e  
$K;4=zN>t:  
  
c67O/ B(  
_|H]X+|  
光栅#2——参数 sV3/8W13  
假设光栅为矩形。 u5T \_0  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 #M{}Grg  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 > -k$:[l  
光栅周期:250 nm V-J\!CHX  
光栅高度:490 nm @@!t$dD  
填充因子:0.5 inR8m 4c]P  
n_1:1.46 OEZXV ;F  
n_2:2.08 M# S:'WN  
Q"QrbU  
l2n>Wce9  
^@L  
光栅#2——结果 rQ~%SUM7  
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。 ~_^nWT*BV  
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。 5_=&U-? H  
   #pOW2 Uj8\  
jsk<N  
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