严格耦合波法计算闪耀光栅衍射效率 被引量：6

1

作者 陈为 廖胜 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期734-738,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 散射矩阵 严格耦合波法 标量算法 偏振特性

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用严格耦合波分析法测试周期极化LiNbO_3晶体畴结构

2

作者 芦兴 陈树强 +1 位作者 梁万国 陈怀熹 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期107-110,共4页

为了无损表征周期性极化晶体的畴结构,用严格耦合波分析法分析了周期性极化铌酸锂晶体的周期和占空比.以波长为532nm,功率为20mW的连续激光器为光源,TE偏振光垂直入射周期性极化的铌酸锂晶体表面,同时对晶体施加电压以改变其正负畴间的... 为了无损表征周期性极化晶体的畴结构,用严格耦合波分析法分析了周期性极化铌酸锂晶体的周期和占空比.以波长为532nm,功率为20mW的连续激光器为光源,TE偏振光垂直入射周期性极化的铌酸锂晶体表面,同时对晶体施加电压以改变其正负畴间的折射率差,通过光电探测器检测各衍射级的衍射效率.使用最小二乘法将光电探测器记录的实验数据与严格耦合波分析模拟的结果进行优化拟合,反演出晶体的周期和占空比.测试结果表明,该方法能准确地测试周期性极化铌酸锂晶体的周期和占空比,其周期的测试准确度为0.05μm,占空比的测试准确度为0.05.比布喇格衍射公式计算的晶体周期准确度提高一个数量级. 展开更多

关键词 光栅 严格耦合波分析法 衍射 周期性极化的铌酸锂晶体 优化 化学腐蚀

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嵌入式光栅多层结构锥形衍射的严格耦合波理论研究 被引量：5

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作者 杨亮 李艳秋 +1 位作者 马旭 盛乃援 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1899-1904,共6页

基于严格耦合波分析理论,将嵌入式光栅多层结构平面衍射的理论模型扩展至锥形衍射的情况,可以模拟具有任意波长、偏振态、方位角和入射角的平面波入射该多层结构后形成的衍射。在此基础上,研究了微机械声光传感器锥形衍射中+1级光衍射... 基于严格耦合波分析理论,将嵌入式光栅多层结构平面衍射的理论模型扩展至锥形衍射的情况,可以模拟具有任意波长、偏振态、方位角和入射角的平面波入射该多层结构后形成的衍射。在此基础上,研究了微机械声光传感器锥形衍射中+1级光衍射效率的收敛性。仿真表明:TM(Transverse Magnetic)偏振光入射且光栅周期为4μm时,当谐波数M(2n+1)分别为67、69、71时,+1级光衍射效率分别为28.86%、28.84%、28.86%,收敛性较好。另外,优化了微机械声光传感器的位移灵敏度,当入射角为22°、方位角为10°、光栅周期为1μm时,与周期为4μm的+1级衍射光相比,TE、TM偏振光入射时0、+1级衍射光的位移灵敏度均提高一倍,可以准确地监测该传感器中声压或驱动电压引起的金属膜的位移。 展开更多

关键词 严格耦合波法 亚波长光栅 多层结构 锥形衍射

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基于矢量理论分束器设计方法及其机理的探讨

4

作者 黄海漩 徐平 +3 位作者 阮双琛 杨拓 袁霞 黄燕燕 《深圳大学学报（理工版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期172-177,共6页

分析以矢量理论求解二元简单周期结构衍射效率的原理和过程,探讨一种高性能偶数分束器设计方法,通过自编程序在太赫兹波段获得二元结构偶数分束器,有效抑制了零级衍射,突破传统标量方法设计的局限性.探讨了该设计方法利用共振效应及倏... 分析以矢量理论求解二元简单周期结构衍射效率的原理和过程,探讨一种高性能偶数分束器设计方法,通过自编程序在太赫兹波段获得二元结构偶数分束器,有效抑制了零级衍射,突破传统标量方法设计的局限性.探讨了该设计方法利用共振效应及倏逝波传播效应抑制零级衍射光,以及将能量分配到其他非零级次上的物理机理. 展开更多

关键词 电磁波物理 亚波长 二元结构 偶数分束器 严格耦合波法 抑制零级衍射

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亚波长偏振分束光栅的优化设计

5

作者 赵华君 袁代蓉 明海 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期52-56,共5页

采用模态法和严格耦合波法优化设计了矩形石英偏振分束光栅,分析了偏振分束特性.研究表明,当光栅周期约为0.61μm时,TM偏振光两低阶模的折射率差近似为零,而TE偏振光的两低阶传输模则存在一个较大的折射率差,此时石英光栅具有最佳的偏... 采用模态法和严格耦合波法优化设计了矩形石英偏振分束光栅,分析了偏振分束特性.研究表明,当光栅周期约为0.61μm时,TM偏振光两低阶模的折射率差近似为零,而TE偏振光的两低阶传输模则存在一个较大的折射率差,此时石英光栅具有最佳的偏振分束效果,可以将TE偏振和TM偏振入射光分别衍射到-1级与0级透射光束中.对于1.053μm和1.064μm波长的入射光,经优化设计光栅的-1级与0级可分别获得超过99%和90%透射衍射效率,透射消光比分别高于28 dB和23 dB. 展开更多

关键词 光栅 偏振光分束器 模态法 严格耦合波法

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1维高反射等腰三角形亚波长光栅的研究

6

作者 何胜军 江达飞 +1 位作者 江孝伟 王真富 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期349-352,共4页

为了能够更深入地理解等腰三角形亚波长光栅,采用严格耦合波法对其进行了理论分析和研究,得到了等腰三角形亚波长光栅数值模拟结果。分析了光栅周期、光入射角对等腰三角形亚波长光栅特性的影响,并从内在磁场分布角度解释了等腰三角形... 为了能够更深入地理解等腰三角形亚波长光栅,采用严格耦合波法对其进行了理论分析和研究,得到了等腰三角形亚波长光栅数值模拟结果。分析了光栅周期、光入射角对等腰三角形亚波长光栅特性的影响,并从内在磁场分布角度解释了等腰三角形亚波长光栅所表现出的高反射特性。结果表明,不同光栅厚度的等腰三角形亚波长光栅会表现出不同的特性,当光栅厚度在0.54μm^0.57μm之间,等腰三角形亚波长光栅具有宽反射的反射带宽,而当光栅厚度在0.58μm^0.66μm之间,又会表现出导模共振特性。该研究能够为将来制备高性能等腰三角形亚波长光栅提供理论指导。 展开更多

关键词 光栅 等腰三角形 严格耦合波法 高反射 导模共振

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利用金属层的复合型导模共振传感器研究

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作者 刘昱轩 张恒 +2 位作者 赵颂 赵亚丽 李旭峰 《激光杂志》 北大核心 2025年第6期44-51,共8页

研究了一种利用金属层为增强基底与复合型光栅层结构结合的导模共振传感器。该传感器传感模式在共振时,电场通过附着在基底上的金属层进行反射,使不同折射率待测液体峰值波长偏移增加,实现传感灵敏度的增强。复合型光栅层中的低折射率... 研究了一种利用金属层为增强基底与复合型光栅层结构结合的导模共振传感器。该传感器传感模式在共振时,电场通过附着在基底上的金属层进行反射,使不同折射率待测液体峰值波长偏移增加,实现传感灵敏度的增强。复合型光栅层中的低折射率光栅层影响导模共振的光耦合条件,增大传感模式边带抑制比从而改善其半高宽,得到优良的品质因数。在仿真中通过严格耦合波分析法精确控制传感器结构,光栅周期P=1 175 nm,光栅间隔L=585 nm,复合型光栅层的三部分hH1=500 nm、hH2=300 nm、hL=15 nm,使传感器性能达到最优,其平均传感灵敏度为1 143.8 nm/RIU,品质因数最高为43 992 RIU-1。该设计在生物医学检测、食品安全检测等严格传感场景有广泛的应用需求。 展开更多

关键词 复合型光栅 导模共振 严格耦合波分析法 折射率传感器 生物医学检测

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基于RCWA方法设计的甲醛传感器的研究 被引量：1

8

作者 黄子吉 白忠臣 +2 位作者 任哲毅 王宝 陆安江 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期389-394,共6页

针对日常生活中甲醛损害人们健康的问题,该文采用严格耦合波分析(RCWA)法设计了一种能快速、高精度实时检测甲醛溶液浓度的光学传感器。该传感器以多孔二氧化锆(ZrO_2)介孔材料作为甲醛的承载单元,TiO_2和SiO_2光栅分别作为波导层和光... 针对日常生活中甲醛损害人们健康的问题,该文采用严格耦合波分析(RCWA)法设计了一种能快速、高精度实时检测甲醛溶液浓度的光学传感器。该传感器以多孔二氧化锆(ZrO_2)介孔材料作为甲醛的承载单元,TiO_2和SiO_2光栅分别作为波导层和光耦合层构成的层状复合结构。利用RCWA法计算了该传感器的透射光谱,建立了透射共振峰波长与待测甲醛溶液浓度间的关系模型,并分析了其传感特性。结果表明,该传感器具有较高的灵敏度和良好的重复稳定性,品质因数Q=1 261,灵敏度可达0.101nm/%,并可实现对待测甲醛溶液浓度的实时动态监测。 展开更多

关键词 光学传感器 甲醛溶液 严格耦合波分析法(RCWA) 透射光谱 传感特性

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金属光栅提高蓝光LED提取效率的研究 被引量：3

9

作者 赵建伟 江孝伟 +2 位作者 方晓敏 赵燕娟 葛正阳 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期58-62,共5页

为了提高发光二极管(LED)的光提取效率,并比较不同光栅形状对LED光提取效率的影响,采用严格耦合波法优化了与矩形、等腰三角形、等腰梯形光栅分别集成的倒装LED,使它们出光面透射率达到最优,随后使用有限时域差分法模拟计算它们的光提... 为了提高发光二极管(LED)的光提取效率,并比较不同光栅形状对LED光提取效率的影响,采用严格耦合波法优化了与矩形、等腰三角形、等腰梯形光栅分别集成的倒装LED,使它们出光面透射率达到最优,随后使用有限时域差分法模拟计算它们的光提取效率。经过模拟计算和理论分析可得3种不同结构LED最优光栅参量(光栅占空比f、光栅周期p、光栅厚度h)和过渡层厚度d分别是:f=0.35,p=150nm,h=80nm,d=190nm;f=0.45,p=175nm,h=80nm,d=190nm; f=0.7,p=150nm,h=80nm,d=190nm。结果表明,3种最优的LED结构在波长0.4μm～0.5μm范围内,矩形光栅倒装LED和等腰三角形光栅倒装LED出光面透射率相同,等腰梯形光栅倒装LED出光面透射率最低;由于光透射率最低,导致等腰梯形光栅倒装LED光提取效率较低,最高仅为58.07%,但是由于等腰三角形光栅倒装LED特殊的光栅形状加上高的光透射率,其光提取效率可以达到77.75%。此研究可以为制备高光提取效率LED提供理论方法指导。 展开更多

关键词 光栅 光提取效率 严格耦合波法 有限时域差分法 发光二极管 透射率 倒装

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高损伤阈值矩形石英闪耀光栅的设计分析 被引量：1

10

作者 赵华君 袁代蓉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期65-69,共5页

采用模态法分析了矩形亚波长石英闪耀光栅的设计原理,给出了1.06μm工作波长的矩形亚波长石英闪耀光栅的设计示例。研究表明,要设计性能优良的-1级透射闪耀光栅,应使0/1阶传输模的累积相位差为π的奇数倍。设计的透射闪耀光栅能够使TM... 采用模态法分析了矩形亚波长石英闪耀光栅的设计原理,给出了1.06μm工作波长的矩形亚波长石英闪耀光栅的设计示例。研究表明,要设计性能优良的-1级透射闪耀光栅,应使0/1阶传输模的累积相位差为π的奇数倍。设计的透射闪耀光栅能够使TM偏振光和TE偏振光获得近100%的-1级衍射效率,且具有较大的加工容差,较宽的入射波长和入射角变化适应范围。 展开更多

关键词 闪耀光栅 石英 模态法 严格耦合波法

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网络状表面结构纳米氧化锌的发光特性 被引量：1

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作者 王马华 朱光平 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1257-1260,共4页

为研究表面形貌对微纳结构氧化锌晶体光学特性的影响,利用气相传输法制备了一种具有特殊表面结构的纳米氧化锌颗粒状样品.应用X射线衍射谱、电子能量散射谱和扫描电镜等对样品结构和形貌进行了分析,结果表明样品具有三种层次结构组成的... 为研究表面形貌对微纳结构氧化锌晶体光学特性的影响,利用气相传输法制备了一种具有特殊表面结构的纳米氧化锌颗粒状样品.应用X射线衍射谱、电子能量散射谱和扫描电镜等对样品结构和形貌进行了分析,结果表明样品具有三种层次结构组成的网络状表面形貌;室温下以波长355nm激光激发样品,观察到紫外峰明显被抑制的发光谱.基于样品表面周期性微结构,用时域有限差分法和严格耦合波分析法对样品发光谱特性及成因进行仿真研究.结果表明,发光谱中紫外峰的被削弱与材料能级结构无关,其形成机理缘于样品表面类蝴蝶翅膀表面微结构,类似于光子晶体表面结构颜色. 展开更多

关键词 氧化锌 光致发光 光子晶体 严格耦合波分析法 结构颜色

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基于金属-介质-金属结构的反射式彩色滤光片特性研究 被引量：6

12

作者 丁秋兰 周云 +1 位作者 叶燕 陈林森 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期693-697,共5页

研究了金属-介质-金属结构在可见光波段的反射滤光特性。该结构由柔性透明基底、金属层、介质-金属纳米光栅结构组成。利用严格耦合波分析法(RCWA)模拟了TM偏振光入射时,亚波长介质-金属光栅的占宽比、周期和厚度等结构参数对反射光谱... 研究了金属-介质-金属结构在可见光波段的反射滤光特性。该结构由柔性透明基底、金属层、介质-金属纳米光栅结构组成。利用严格耦合波分析法(RCWA)模拟了TM偏振光入射时,亚波长介质-金属光栅的占宽比、周期和厚度等结构参数对反射光谱特性的影响。理论模拟结果表明:光栅的结构参数变化可改变反射波段,进而调节滤光颜色。在此基础上,进一步优化结构参数,得到了基于减色法的彩色滤光片结构,获得了青色、品红色和黄色三原色。该结构的主要优点是,当入射角在0～45°范围内变化时,反射光谱谷值位置和反射带宽基本不变。本文所提出的结构特别适合用于反射式彩色显示。 展开更多

关键词 金属-介质-金属 光栅 彩色滤光 严格耦合波分析法

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基于RCWA的蛋白质光学生物传感器的研究 被引量：1

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作者 黄子吉 任哲毅 +2 位作者 肖杰 白忠臣 陆安江 《光通信技术》 北大核心 2018年第1期34-37,共4页

设计了一种蛋白质光学生物传感器,运用严格耦合波(RCWA)方法对该传感器进行理论分析,通过计算机仿真模拟,分析了传感器敏感介质膜系的反射率与激光入射角度和待测蛋白质的折射率、厚度之间的关系。由模拟结果可得:光学生物传感器敏感介... 设计了一种蛋白质光学生物传感器,运用严格耦合波(RCWA)方法对该传感器进行理论分析,通过计算机仿真模拟,分析了传感器敏感介质膜系的反射率与激光入射角度和待测蛋白质的折射率、厚度之间的关系。由模拟结果可得:光学生物传感器敏感介质膜系的反射率和激光入射角度与待测蛋白质的折射率、厚度都有良好的线性响应特性,且随着厚度增加灵敏度增加。因此,可以通过检测传感器敏感介质膜系的反射率和入射角度得到待测蛋白质的折射率,通过调控抗体层和抗原层的厚度增减灵敏度。该光学生物传感器可用于检测蛋白质的种类和含量,具有灵敏度高、实时和无标记等优点。 展开更多

关键词 光学生物传感器 蛋白质检测 严格耦合波分析法(RCWA) 反射率 折射率

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基于折射率调制的表面等离子体全息衍射效率分析

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作者 王迪 尹韶云 +2 位作者 江海波 马宏博 高天元 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期36-42,共7页

针对折射率调制的表面等离子体全息显示方案,采用严格耦合波计算方法,仿真了变折射率薄膜正弦光栅结构参数与衍射效率的关系.结果表明,银作为表面等离子体激发材料时,0.2μm为光栅最优厚度,在此基础上,一级次光衍射效率与折射率差值、... 针对折射率调制的表面等离子体全息显示方案,采用严格耦合波计算方法,仿真了变折射率薄膜正弦光栅结构参数与衍射效率的关系.结果表明,银作为表面等离子体激发材料时,0.2μm为光栅最优厚度,在此基础上,一级次光衍射效率与折射率差值、周期呈正比增长关系.对折射率范围进行了拓展,确定了折射率调制范围在1.34～1.8、周期为0.9μm时,对应的衍射效率可达33%以上.研究结果对于优化设计表面等离子体全息显示结构具有参考意义. 展开更多

关键词 全息 表面等离子体 严格耦合波分析法 正弦光栅 衍射效率

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