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 2025-01-10 07:57

衍射级次偏振态的研究

摘要 78Du  
~USt&?  
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。 z DU=2c4W9  
7Y R|6{@  
1`YU9?  
yIrJaS-  
任务说明 JhfVm*,  
o<G#%9j  
N0.|Mb"?t  
DU0/if9.  
简要介绍衍射效率与偏振理论 l?=\9y  
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。 4(|yl^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: Z&Ciy n  
! 5NuFLOf  
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。 ZZ7qSyBs?  
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: h693TS_N  
|1RVm?~i  
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 y TD4![  
r!+{In+Z  
光栅结构参数
Y}1c>5{bE  
研究了一种矩形光栅结构。 gf1+yJ^d!  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 'gvR?[!t  
根据上述参数选择以下光栅参数: e=WjFnK[x7  
光栅周期:250 nm % /"n(?$ W  
填充因子:0.5 =o~GLbsER  
光栅高度:200 nm pK@=]K~l0  
材料n_1:熔融石英(来自目录) qD4]7"9  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) 8 {V9)U  
ca{MJz'  
$[A\i<#  
mAtqF %V  
偏振态分析 viG,z4Zf  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 ?9kC[4G  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 3o%vV*  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 H*'1bLzq  
"FWx;65CR  
p 1'l D  
]7O<|8n!d  
模拟光栅的偏振态 UowvkVa  
yGdX>h  
N-\N\uN  
`8ac;b  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: N)H "'#-  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 ];OvV ,*  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 )1uiY f&k  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 wSN9`"  
c]PTU2BB8  
Passilly等人更深入的光栅案例 AJbCC  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 sD:o 2(G*  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 x#J9GP.  
]>t~Bcn m  
D\AVZ76F1  
}OpUG  
光栅结构参数 u4C9ZYN  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 %.Ma_4o Z  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 vR!+ 8sy$  
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。 r3l1I}  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 q 84*5-  
V4:/LNq_]  
:A8}x=K  
光栅#1——参数 0O9b 7F  
假设侧壁倾斜为线性。 ;=Ma+d#  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 s-$ Wc) l  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 !6KX^j-  
光栅周期:250 nm 6ZqU:^3  
光栅高度:660 nm wq$$. .E  
填充因子:0.75(底部) |O{N_-];.  
侧壁角度:±6° w+g29  
n_1:1.46 9D T<  
n_2:2.08 b=,B Le\  
R2,9%!iiX  
)`DVPudiy  
r5}p .  
光栅#1——结果 Mg;pNK\n  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 rwRZGd *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。  }QFL  
|U%NPw5  
  
IT| h;NUG  
!8H0.u rw  
光栅#2——参数 n<.7tr0f\  
假设光栅为矩形。 A2|Bbqd  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 WH:dcU   
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 1 l,fK)z  
光栅周期:250 nm rNP;53FtZl  
光栅高度:490 nm EYT^*1,E*  
填充因子:0.5 + [w 0;W_  
n_1:1.46 ,:?ibE=  
n_2:2.08 5pCicwea#  
-9b=-K.y  
'Z{`P0/^o`  
&}"kF\  
光栅#2——结果 h`&TDB2  
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。 &FXf]9 _X  
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。 U% h.l  
   )Te\6qM  
<Wn~s=  
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