基于严格耦合波理论的多层介质膜光栅衍射特性分析

基于严格耦合波理论建立了多层介质膜光栅的衍射机理模型,给出了TE波自准直条件下多层介质膜光栅衍射效率的表达式.以－1级衍射效率为评价函数,分析了表面浮雕结构分别为HfO₂和SiO₂材料的介质膜光栅获得衍射效率优于96%的结构参数.数值计算表明,顶层材料为HfO₂的介质膜光栅具有更宽的结构选择范围.最后分析了介质膜光栅的制备容差和允许的入射角度范围. 关键词： 衍射效率 多层介质膜光栅 严格耦合波理论     

基于严格耦合波理论的宽光谱金属介质膜光栅衍射特性分析

基于严格耦合波理论建立了金属介质膜光栅的衍射机理模型,给出了TE模式金属介质膜光栅衍射效率的表达式.以-1级衍射效率和工作带宽为评价函数,对金属介质膜光栅的表面浮雕结构进行了优化设计.对于800 nm和1053 nm为中心的TE波,设计的金属介质膜光栅-1级衍射效率优于97%的工作带宽分别达到130 nm和150 nm,最后讨论了设计的宽光谱高衍射效率金属介质膜光栅的制备工艺容差.此研究对于提高脉宽压缩光栅的性能具有重要的意义. 关键词： 衍射效率 金属介质膜光栅 严格耦合波理论     

亚波长闪耀光栅矢量衍射效率计算

将矢量衍射数值算法—严格耦合波分析用于精确计算亚波长闪耀光栅的衍射效率,并分析其衍射特性。建立了闪耀光栅的电磁介质模型,并将楔形不规则结构简化为多层矩形光栅结构,通过电磁场的介质分布建立严格耦合波方程。根据边界条件求解出各层的电磁场分布,再通过增透矩阵方法将各层电磁场依次迭代,求解出了整个结构的衍射效率。计算分析显示,对闪耀角为11.3°、周期为500 nm的金属铝闪耀光栅可以得到高于90%的衍射效率和相应的闪耀级次。实验表明这种矢量衍射数值算法具有较高的准确性,可以推广应用于高致密刻线复杂光栅的衍射计算分析。     

严格耦合波法计算闪耀光栅衍射效率

针对一般标量近似算法精度不高的问题,提出采用S矩阵的严格耦合波的方法计算光栅衍射效率.通过建立完整的闪耀光栅理论模型,对各分层电磁场进行傅里叶级数展开,采用散射矩阵方法求解各谐波系数,完成衍射效率计算.该方法已应用到红外光栅TE和TM 2种模式衍射效率的计算.分析了散射矩阵解决数值运算不稳定的原因,通过与标量近似计算方法进行比较,说明红外光栅衍射偏振特性.     

光折变相位栅衍射动态特性的严格耦合波分析

利用严格耦合波衍射理论分析了光折变体相位光栅的衍射问题,给出了光折变二波耦合动态特性的严格耦合波分析及其对入射光束夹角和初始入射光强比的依赖关系.实验上对掺铜KNSBN晶体二波耦合的动态特性进行了测量,实验结果和数值模拟符合得很好.     

用耦合波方法研究取样光栅的衍射特性

 介绍了利用耦合波理论编写计算光栅衍射特性程序的基本思想和主要步骤。利用编写的程序计算并分析了一种用于激光取样光栅TE波和TM波的衍射特性。     

用耦合波方法研究取样光栅的衍射特性

介绍了利用耦合波理论编写计算光栅衍射特性程序的基本思想和主要步骤.利用编写的程序计算并分析了一种用于激光取样光栅TE波和TM波的衍射特性.     

用耦合波方法研究取样光栅的衍射特性

介绍了利用耦合波理论编写计算光栅衍射特性程序的基本思想和主要步骤。利用编写的程序计算并分析了一种用于激光取样光栅TE波和TM波的衍射特性。     

用于彩色屏显的双层耦合光栅设计

在彩色波导全息平视器的设计中,易出现色彩不均和结构复杂的问题。将折射率、厚度各异的膜层,分别嵌入双层波导中,对一种新型的双层耦合光栅结构进行了优化设计。基于严格耦合波理论(RCWA)的计算表明,该双层光栅可实现主视场内较均匀的彩色成像,且结构精简。相较于传统的体全息元件,该结构批量制造的可靠性更高。双层光栅的设计分别以470nm和632nm为中心波长,实现衍射能量的相互补偿。优化结构参数后,当入射角在[-11°,11°]内变化时,主视场内RGB三波长的衍射效率(DE)可大于85%,各波长间最大的效率差异可小于5%。     

光折变各向异性自衍射动态特性的严格耦合波分析

利用严格耦合波衍射理论分析光折变相位光栅各向异性自衍射的动态特性,并以Ce:KNSBN晶体进行了实验验证.     

透射光栅衍射率的实验标定和数值计算

简要介绍了实验室中使用的三种透射光栅的结构，在北京同步辐射源上实验标定了这些光栅的相对衍射效率。借助于光栅模型，得到了光栅的重要结构参数，并对光栅的绝对衍射效率进行模拟计算和讨论。     

严格耦合波理论和Kogelnik耦合波理论近似比较

将严格耦合波理论与Kogelnik近似理论比较,研究了Kogelnik理论的近似条件。以两种理论的衍射效率特性曲线的相关或衍射效率计算差别作为判断标准,分析Kogelnik耦合波理论的近似条件。分析结论表明,体全息的Kogelnik理论近似条件与条纹密度、折射率调制度和介质厚度相关,其中反射体全息的近似条件还与条纹面倾角相关。     

基于严格耦合波理论的周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质分析

采用严格耦合波理论,数值计算了不同参量下周期性极化铌酸锂晶体的电光衍射性质.研究表明:周期性极化铌酸锂晶体的周期性畴反转结构在电场的作用下相当于折射率衍射光栅,衍射性质和晶体的几何结构、周期、施加电场和入射角密切相关.以布喇格角度入射并满足布喇格衍射条件时,0级衍射光能量随施加电场的增大周期性地转化到-1级的衍射光中,最大转化效率达100%,增大周期性极化铌酸锂晶体的长度可以有效地降低转换电压值;以布喇格角度入射但光传输不满足布喇格衍射条件时,0级衍射光和-1级衍射光不能进行100%的能量转换,同时调制的周期性受到破坏.以布喇格角的倍数角入射时,0级光能量可以转化到相应的其他较高衍射级次,其中奇倍数衍射级的最大转换效率可达100%.研究结果为基于PPLN的集成电光器件设计提供有价值的参考.     

集成光学TM模偏振器的制作

用扩钛和质子交换相结合的方法在ｘ切ｙ传ＬｉＢｎＯ３衬底上制成了ＴＭ模集成光波导偏振器。质子交换区位于扩钛波导的末端两侧。在质子交换区域Δｎｅ〉０，Δｎ０〈０，因此ＴＥ模辐射进入衬底。偏振器工作于１．３μｍ波长，消光比优于４７ｄＢ，光纤０－波导－光纤插入损耗３．５ｄＢ。     

位相光栅偏振特性的耦合波分析

基于麦克斯韦方程组和电磁场的边界连续条件，本文导出了位相光栅的严格的矢量耦合波衍射方程，指出了各级次衍射波之间存厢互耦合作用，并分析了光栅的偏振效应，得到光栅在不同偏振方式下的衍射特性，实验测试结果验证了理论分析和正确性。     

矩形槽光栅矢量模式理论的数值计算

本文根据矩形槽光栅的矢量模式理论进行了数值计算。对于任意入射方向及任意偏振态的入射场，计算了其衍射效率和偏振特性变化，并详细研究了光栅结构参数（周期、槽宽、槽深等）对衍射场的影响。     

透射光栅衍射效率研究

透射光栅广泛应用于X光能谱测量,为获得定量的X光能谱,必须对透射光栅的衍射效率进行研究。首先在北京同步辐射源上对透射光栅的衍射效率在多个入射X光能量点进行了实验标定,获得了透射光栅衍射效率的实验结果。为模拟透射光栅衍射效率实验标定结果,发展了一个新的透射光栅衍射效率计算模型,该模型不同于国外已发展的矩形栅线模型和梯形栅线截面模型,而是假设透射光栅栅线具有准梯形截面。模型计算结果与实验标定结果符合很好。     

透射光栅衍射效率研究

透射光栅广泛应用于 X光能谱测量 ,为获得定量的 X光能谱 ,首先在北京同步辐射源上对透射光栅的衍射效率在多个入射 X光能量点进行了实验标定 ,获得了透射光栅衍射效率的实验结果。为模拟透射光栅衍射效率实验标定结果 ,发展了一个新的透射光栅衍射效率计算模型 ,该模型不同于国外已发展的矩形栅线模型和梯形栅线截面模型 ,而是假设透射光栅栅线具有准梯形截面。模型计算结果与实验标定结果符合很好。     

Electromagnetic Diffraction Analysis of 2-D Antireflective Subwavelength Grating with Coned Profile

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｉｔｉｓｗｅｌｌｋｎｏｗｎｔｈａｔｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｅｘｔｒｅｍｅｌｙｂｒｏａｄｂａｎｄａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅｓｕｒｆａｃｅｓａｒｅｌｉｍｉｔｅｄｉｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｒｅｇｉｏｎ ,ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｉｎ ｆｉｌｍｃｏａｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｖａｉｌａｂｌｅｆｏｒｕｓｅｔｏｄａｙ .Ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｌｉｅｆ ｇｒａｔｉｎｇｓｈａｖｅｂｅｅｎｒ…     

梯形介质膜光栅衍射特性分析

基于严格耦合波理论建立了梯形介质膜光栅的衍射机理模型,利用该模型讨论了底角为70°的梯形介质膜光栅-1级的衍射行为.通过对梯形介质膜光栅的占空比、槽深和剩余厚度的优化,设计了应用于1053 nm和51.2°角度入射的梯形介质膜光栅.对于顶层为HfO2的介质膜光栅,当槽深为200 nm,剩余厚度为100 nm,占空比为0.35时.其衍射效率优于99.5%,而对于顶层为SiO2的梯形光栅,为获得99.5%的衍射效率.其槽深为800 nm,剩余厚度为320 nm.而且,获得同样的衍射效率,顶层为HfO2的梯形光栅具有更宽的光谱特性.数值计算表明,严格耦合波理论模型对梯形介质膜光栅衍射效率的计算具有很好的收敛性和稳定性.