亚波长偏振分束光栅的优化设计

作者:赵华君;袁代蓉;明海 刊名:西南大学学报(自然科学版) 上传者:于洋洋

【摘要】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.

全文阅读

第 32 卷第 7 期           西 南 大 学 学 报 (自然科学版)             2010年7月 Vol32  No17 Journal of Southwest University (Natural Science Edition) J ul1  2010 文章编号 : 167329868(2010) 070052205 亚波长偏振分束光栅的优化设计 3 赵华君1 ,2 ,3 ,  袁代蓉1 ,  明  海2 ,3 1重庆文理学院 电子电气工程学院 , 重庆 402160 ; 21中国科学技术大学 光学与光学工程系 , 合肥 230026 ; 3安徽省光电子科学与技术重点实验室 , 合肥 230026摘要 : 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 061μm 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 1053μm 和 1064μm 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. 关  键  词 : 光栅 ; 偏振光分束器 ; 模态法 ; 严格耦合波法 中图分类号 : O4363; O63611 文献标识码 : A 偏振光分束器是光学系统中的常用器件 , 在光学测量、液晶显示、光纤通信、谐波转换等领域有着广泛的应用. 实际使用中 , 通常要求偏振光分束器具备高的消光比与衍射效率 , 宽的角度适应范围和工作波长 , 性能稳定可靠 , 不易损伤等[1] . 传统的偏振光分束器通常由双折射晶体或多层介质膜等具有二向色性的物质构成 , 双折射晶体体积大、效率低 , 无法满足光学系统小型化、集成化和高效化的要求 , 而多层介质膜偏振分束器虽然效率高 , 但制作工艺复杂 , 易损伤[2] . 随着微加工技术的深入发展 , 研究人员逐渐发现亚波长光栅(光栅周期小于入射光波长)具有优良的偏振特性[228] , 且体积小、效率高、易集成 , 受到人们的广 泛关注. 近来报道了基于金属亚波长矩形光栅的偏振光分束器的设计[627] , 由于金属层对激光强吸收产生的 热效应 , 使金属光栅在高强度激光下工作容易被损伤 , 不适用于强激光系统. 熔融石英由于低的吸收系数 , 热稳定性好 , 具有高的抗损伤域值 , 是制备偏振光分束器的理想材料 , 周常河等人[2 , 8] 对深刻蚀石英光栅 偏振分束器的设计进行了报道. 1064μm 和 11053μm 是高强度激光的两种常见光源波长 , 主要用于惯性约束核聚变、激光加工、激光武器、激光探测等领域 . 本文采用模态法(modal method) [9214] 和严格耦合波法(rigorous coupledwave a2nalysis , RCWA) [15216] , 研究了深刻蚀亚波长熔融石英偏振分束光栅的偏振分束特性 , 针对 11053μm 和11064 μm 波长设计了熔融石英亚波长偏振分束光栅 , 该光栅可以同时使 TE 偏振入射光的 - 1 级和 TM 偏振入射光的 0 级具有高的透射衍射效率及消光比 , 并具有损伤域值高 , 性能稳定可靠 , 易加工的特点. 1  模态法及 RCWA 法分析 本文采

参考文献

引证文献

问答

我要提问