高衍射效率亚波长结构Dammann光栅的设计 被引量：5

1

作者 颜树华 彭金璋 +1 位作者 徐琰 张军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期84-88,共5页

传统的Dammann光栅是基于标量衍射理论设计的二值相位等光强分束器件,其衍射效率的典型值为80%左右.基于严格耦合波分析理论和遗传算法,提出了一种设计亚波长结构Dammann光栅的新方法,且该新型二值相位光栅具有较高的衍射效率.同时利用... 传统的Dammann光栅是基于标量衍射理论设计的二值相位等光强分束器件,其衍射效率的典型值为80%左右.基于严格耦合波分析理论和遗传算法,提出了一种设计亚波长结构Dammann光栅的新方法,且该新型二值相位光栅具有较高的衍射效率.同时利用自编的仿真程序包设计了多个光栅,并分析了制作误差对其衍射效率和光强均匀性的影响.仿真结果表明,用该方法所设计的Dammann光栅的衍射效率超过92%. 展开更多

关键词 二元光学 亚波长结构dammann光栅 严格耦合波分析 遗传算法 高衍射效率

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1×11亚波长结构Dammann光栅的研制 被引量：9

2

作者 冷雁冰 董连和 孙艳军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期812-817,共6页

论文基于严格耦合波理论(Rigorous Coupled-Wave Analysis,RCWA),并采用遗传算法进行优化,设计并制作了一种具有高衍射效率的亚波长结构Dammann光栅。光栅的分束比为1×11,最小特征尺寸为0.95μm,衍射效率设计值达到95%,优于传统Dam... 论文基于严格耦合波理论(Rigorous Coupled-Wave Analysis,RCWA),并采用遗传算法进行优化,设计并制作了一种具有高衍射效率的亚波长结构Dammann光栅。光栅的分束比为1×11,最小特征尺寸为0.95μm,衍射效率设计值达到95%,优于传统Dammann光栅约15%,且均匀性设计值小于2%。论文采用电子束光刻直写技术和反应离子刻蚀技术在石英基底上制作出亚波长结构图形。实验结果表明,电子束扫描曝光可以获得纳米级的图形分辨率。对石英基底的反应离子刻蚀中,射频功率、工作气压及气体流量均对刻蚀速率和栅线的表面形貌产生不同程度的影响,论文主要针对该问题进行了讨论。同时,论文也对电子束光刻直写过程中产生的线宽误差因素进行了分析。 展开更多

关键词 dammann光栅 亚波长结构 衍射效率 均匀性

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可见光波段亚波长防伪光栅的实验研究 被引量：4

3

作者 陈永利 赵达尊 +2 位作者 张静方 朱军 王晓利 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期139-142,共4页

研究可见光波段亚波长防伪光栅的制做.给出了用2θ夹角一次光刻、2θ夹角摆动δ角两次光刻和2θ夹角旋转β角两次光刻等干涉光刻工艺设计和构建可见光波段亚波长光栅微结构的基本原理.优化设计的干板表面曝光量分布函数可用于构建特定... 研究可见光波段亚波长防伪光栅的制做.给出了用2θ夹角一次光刻、2θ夹角摆动δ角两次光刻和2θ夹角旋转β角两次光刻等干涉光刻工艺设计和构建可见光波段亚波长光栅微结构的基本原理.优化设计的干板表面曝光量分布函数可用于构建特定面形分布的光栅微结构.制作了可见光波段的1维和2维亚波长光栅微结构,给出了其SEM和AFM实验数据和理论分析图形,检验了微结构的彩色防伪光变效果.实验结果表明:该干涉光刻工艺能够构建出表面光滑、深度较大的复杂光栅微结构,并能展现出一定的彩色光变效果. 展开更多

关键词 亚波长光栅微结构 防伪光变图像 高频光栅构建 干涉光刻

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透射型亚波长二元闪耀光栅的数值模拟与分析 被引量：1

4

作者 蔡勇 朱京平 +1 位作者 马志强 钱渊 《空军工程大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2007年第3期81-83,共3页

使用OptiFDTD对透射型亚波长二元闪耀光栅的透射场进行了数值模拟;使用FFT方法对电磁场分量进行分析,得到其各个级次的能量分布,进而分析了亚波长结构二元光栅的各个参数对衍射性能的影响。分析结果证实:透射型亚波长二元闪耀光栅可将... 使用OptiFDTD对透射型亚波长二元闪耀光栅的透射场进行了数值模拟;使用FFT方法对电磁场分量进行分析,得到其各个级次的能量分布,进而分析了亚波长结构二元光栅的各个参数对衍射性能的影响。分析结果证实:透射型亚波长二元闪耀光栅可将正入射的TE波闪耀到+1级,且等分数对衍射角影响很小。给定波长,其设计主要由光栅周期、光栅材料折射率和等分数这3个参数决定。 展开更多

关键词 亚波长结构二元闪耀光栅 OptiFDTD FFT

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亚波长超微细减反射结构研究 被引量：1

5

作者 杨李茗 柴立群 +1 位作者 周礼书 杨春林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第0Z2期87-92,共6页

当光栅周期小于所使用的波长时，亚微米的表面微结构可以具有减反射作用。西方报导率了理论研究和制作技术，成功地制作了周期为400nm等的超微细结构，测量结果与理论值具有良好的一致性。

关键词 超微细结构 减反射 亚波长 BKK矢量分析法 光栅 零级反向衍射 超微加工技术 刻蚀 衍射光学

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红绿共振互补光变亚波长微结构制作与分析 被引量：1

6

作者 陈永利 刘文霞 廖宁放 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1922-1925,共4页

剖析了双层亚波长光栅微结构的设计及制作原理,提出了一种亚波长微结构设计与制作的新方法,其特点是以矩形亚波长光栅设计微结构,用全息干涉光刻及涂布的方法制作,却不影响设计微结构的共振及光变特性,还能改善反射光的颜色质量。用该... 剖析了双层亚波长光栅微结构的设计及制作原理,提出了一种亚波长微结构设计与制作的新方法,其特点是以矩形亚波长光栅设计微结构,用全息干涉光刻及涂布的方法制作,却不影响设计微结构的共振及光变特性,还能改善反射光的颜色质量。用该方法设计及制作了具有"红绿"共振互补光变效果的亚波长防伪微结构,检验了其共振光变光谱与颜色变化特征。研究表明:制作的全息光栅微结构的共振及光变特征如共振光谱、颜色、光谱峰及峰分裂等与预先设计的相同;矩形亚波长光栅并不是共振的必要条件,其他面形光栅微结构的衍射特性和等效波导若与矩形光栅微结构的相同,则其相关特性相同;用新方法设计及制作亚波长光变微结构的工艺是可行的,既降低了设计微结构的加工难度,又便于用现有的全息生产设备批量生产。 展开更多

关键词 亚波长微结构 全息光栅 制作与分析 共振光谱与光变色

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抗反射亚波长光栅的特性研究

7

作者 王植恒 傅克祥 +1 位作者 文军 王磊 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第S2期97-97,共1页

抗反射亚波长光栅的特性研究王植恒傅克祥文军王磊（四川大学物理系成都６１００６４）本文利用矢量衍射理论的数值求解方法，研究了亚波长光栅结构参数（光栅深度、基底厚度、占空比、光栅周期）对反射率的影响，发现不仅光栅深度、占... 抗反射亚波长光栅的特性研究王植恒傅克祥文军王磊（四川大学物理系成都６１００６４）本文利用矢量衍射理论的数值求解方法，研究了亚波长光栅结构参数（光栅深度、基底厚度、占空比、光栅周期）对反射率的影响，发现不仅光栅深度、占空比、光栅周期对反射率存在影响，而... 展开更多

关键词 亚波长光栅 抗反射 结构参数 反射率 二元光学元件 矢量衍射理论 基底厚度 占空比 光栅周期 亚波长结构

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窄刻槽亚波长金属波导光栅透射滤波研究

8

作者 蒋文文 桑田 +2 位作者 王睿 邵泓焰 陈国庆 《光通信研究》 北大核心 2017年第1期37-40,共4页

提出了一种窄刻槽亚波长金属波导光栅透射滤波器的设计,其工作原理是利用窄光栅刻槽取得低透射背景,再利用导模共振与表面等离子激元共振的混合产生峰值透射,进而实现良好的窄带透射滤波效应。研究发现,利用多模共振与表面等离子激元共... 提出了一种窄刻槽亚波长金属波导光栅透射滤波器的设计,其工作原理是利用窄光栅刻槽取得低透射背景,再利用导模共振与表面等离子激元共振的混合产生峰值透射,进而实现良好的窄带透射滤波效应。研究发现,利用多模共振与表面等离子激元共振的混合模式,通过增加波导厚度即可实现性能良好的双通道透射滤波,在波长1 412和1 653nm处,峰值透射率分别为72.1%和63.6%。进一步分析表明,由于长波处磁场能量较多地局域在金属光栅层,峰值位置和峰值透射率受光栅深度变化影响显著;而短波处磁场能量较多地局域在波导层中,因此短波处峰值漂移对波导层厚度变化更为敏感。 展开更多

关键词 窄刻槽 金属波导光栅 亚波长结构 透射滤波器

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基于表面等离子激元的亚波长器件研究

9

作者 王保清 郑臻荣 +2 位作者 顾培夫 沈卫东 饶文萍 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期364-367,385,共5页

基于不同金属材料表面等离子激元耦合激发的传播深度和传播距离,提出选择器件材料的标准,其中银表现出最佳的特性.以入射波长为1050nm的p偏振光为例,利用时域有限差分方法,模拟了p偏振光高斯光束入射到金属银亚波长狭缝与光栅结构的传... 基于不同金属材料表面等离子激元耦合激发的传播深度和传播距离,提出选择器件材料的标准,其中银表现出最佳的特性.以入射波长为1050nm的p偏振光为例,利用时域有限差分方法,模拟了p偏振光高斯光束入射到金属银亚波长狭缝与光栅结构的传播特性,证明这种结构具有透射增强及定向耦合输出功能.入射面光栅对输出光的主要贡献是透射增强,出射面光栅主要对输出光的远场分布特性产生影响,光栅凹槽数目和深度对透射增强作用具有最佳化参数,透射强度与亚波长狭缝深度之间的关系呈周期性变化特性. 展开更多

关键词 金属薄膜结构 表面等离子激元 亚波长金属狭缝 光栅

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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

10

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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基于亚波长超窄带滤波器设计 被引量：1

11

作者 杨双月 谷一英(指导) +4 位作者 胡晶晶 李晓洲 赵明山 韩秀友 武震林 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期57-63,共7页

根据严格耦合波理论(RCWA),提出了一种基于亚波长的双导模共振(GMR)光栅透射型滤波器的结构设计,其工作原理是利用对称式双GMR光栅将电磁能量全部集中在结构的波导层中,从而产生高效的共振峰。利用两个单GMR光栅串联,光栅间分别为无空... 根据严格耦合波理论(RCWA),提出了一种基于亚波长的双导模共振(GMR)光栅透射型滤波器的结构设计,其工作原理是利用对称式双GMR光栅将电磁能量全部集中在结构的波导层中,从而产生高效的共振峰。利用两个单GMR光栅串联,光栅间分别为无空气间隙和间隔2.13滋m空气层两种结构。仿真结果表明,无空气间隙的双GMR光栅串联结构可实现在波长1550 nm处的滤波,其峰值透射率约为100%,半峰宽(FWHM)可达0.012 nm;有空气间隙双GMR光栅串联结构将GMR与法布里-珀罗共振(FPR)相结合,在共振波长1550 nm处的峰值透射率约为100%,FWHM为0.15 nm,并获得了平顶滤波曲线,平坦度约为0.1 d B,上述两种结构滤波器可用于光信息处理与光传感等领域。 展开更多

关键词 亚波长结构 导模共振光栅 透射滤波器 超窄带光滤波器

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二维微纳米结构表面反射特性的时域有限差分法模拟研究 被引量：13

12

作者 王翔 余彦清 褚家如 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期159-165,共7页

亚波长微纳米结构表面具有优良的抗反射特性,本文以硅基太阳能电池响应光谱的300～1 200nm为应用基础,利用时域有限差分法计算了表面面形、结构参量的占空比、高度和周期以及光波入射角等对二维微纳米结构表面反射特性的影响,并结合等... 亚波长微纳米结构表面具有优良的抗反射特性,本文以硅基太阳能电池响应光谱的300～1 200nm为应用基础,利用时域有限差分法计算了表面面形、结构参量的占空比、高度和周期以及光波入射角等对二维微纳米结构表面反射特性的影响,并结合等效介质理论进行了进一步理论分析,结果表明:等截面光栅结构的反射率较大,结构参量影响也较小;锥形渐变截面光栅结构的抗反射性能较好,且反射率随着占空比、结构高度的增大而显著下降;同时,光波在光栅法线的±40°范围内入射时,反射率均较小.通过对亚波长微纳米光栅结构的反射特性的模拟和分析,为抗反射表面的设计和制作提供了基础. 展开更多

关键词 微纳米结构表面 亚波长光栅 抗反射 时域有限差分法 模拟

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多共振峰圆形光栅滤波器 被引量：3

13

作者 王永进 秦川 +1 位作者 高绪敏 张锋华 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期3056-3062,共7页

提出了一种导模共振圆形光栅滤波器,以实现它在可见光范围内的多波段滤波。理论分析了圆形光栅滤波器在同一入射波偏振条件下形成多个共振峰的原因。通过微纳加工技术在硅基二氧化铪材料上实现了光栅层约为70nm的圆形光栅薄膜结构。利... 提出了一种导模共振圆形光栅滤波器,以实现它在可见光范围内的多波段滤波。理论分析了圆形光栅滤波器在同一入射波偏振条件下形成多个共振峰的原因。通过微纳加工技术在硅基二氧化铪材料上实现了光栅层约为70nm的圆形光栅薄膜结构。利用一维线性光栅对圆形光栅的反射谱进行了模拟,通过角分辨微纳反射谱测试系统获得了该光栅滤波器在不同入射波偏振条件以及不同入射角时的反射谱。实验表明,在特定的光栅周期以及占空比条件下(如光栅周期350nm,占空比0.5),当线性偏振光正入射时,该圆形光栅滤波器形成了两个共振峰(505nm处和575nm处),与模拟结果基本符合。另外,光栅占空比相同时,随着光栅周期的增加,共振峰会向较长的波段偏移。实验显示:通过设计不同结构的亚波长圆形光栅,可以实现可见光范围内多个特定波段的滤波作用。 展开更多

关键词 衍射光栅 亚波长结构 微纳加工 导模共振 光栅滤波器

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利用飞秒激光照射调控氧化石墨烯表面的浸润性能(特邀) 被引量：3

14

作者 王飞跃 邹婷婷 +1 位作者 辛巍 杨建军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期311-316,共6页

基于飞秒激光照射的改形控性技术是近些年发展起来的新兴微纳加工技术,其在快速、大面积、周期性亚波长结构的制备上展现出了独特优势。文中利用该技术在氧化石墨烯薄膜表面开展亚波长光栅结构的快速制备,并针对其中的加工机理、形貌变... 基于飞秒激光照射的改形控性技术是近些年发展起来的新兴微纳加工技术,其在快速、大面积、周期性亚波长结构的制备上展现出了独特优势。文中利用该技术在氧化石墨烯薄膜表面开展亚波长光栅结构的快速制备,并针对其中的加工机理、形貌变化及其液体浸润性进行了详细研究。通过改变飞秒激光功率和扫描速度等参数,实验获得了具有不同深宽比和表面"粗糙度"的还原氧化石墨烯样品,实现了液体接触角在15°~75°范围内可控的浸润性,并且其接触角在空气中放置20天后平均增加20°。文中的理论和实验结果为飞秒激光微纳加工和改性处理技术的发展奠定了基础,未来有望促进结构化石墨烯衍生材料在液滴收集、微流控等方面的应用。 展开更多

关键词 飞秒激光 还原氧化石墨烯 亚波长光栅结构 表面浸润性

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