一维TiO2亚波长光栅的衍射异常现象及其结构设计

研究了一维TiO₂亚波长光栅（SWG）的衍射异常现象，具体表现为泄漏模共振效应和瑞利异常。研究表明，一定参数条件下的横磁波（TM偏振）和横电波（TE偏振）入射均会出现瑞利异常和泄漏模共振效应。在TM偏振光情况下，会出现传统的窄带、高衍射效率泄漏模共振效应，而在TE偏振光情况下，由于多个接近的泄漏模共振峰相互叠加，故会形成宽带、高衍射效率的反射谱。采用严格耦合波理论计算了一维TiO₂ SWG的衍射效率，研究了光栅周期、高度和占空比对光栅反射率的影响。当光栅周期为0.49μm,高度为0.25μm,占空比为0.34时，SWG具有TE偏振选择性，在0.52μm波段处的反射率接近1,且高反带（反射率达到99.9%以上）宽度为26 nm。优化各结构参数，得到光栅周期、占空比、高度的制作容差分别为1.6%、8.3%、2.0%,故SWG理论上可以作为垂直腔面发射激光器的反射镜。