弧形光栅结构的辐射特性研究.docx

弧形光栅结构的辐射特性研究.docx,在加工和安装使用中易产生变形,形成弯曲表面。研究基底弯曲的光栅结构,对于光栅结构弯HII造成的影响以及新型的光栅结构设ir具有参考和应用价值。本章研究了基底呈周期性弯曲形成的弧形光栅结构••称为弧形光栅。弧形光栅表ifii结构,可以由若干个光栅周期经一定的弯IIII角度组合ifu成,上要的参数包括:光栅周期A、光栅高度力、占空比//A、弯曲周期内的光栅周期数”和弯曲角度a。将弧形光栅分为凸面结构、凹面结构和凹凸面结构三种,图4-1给出了三种呱形光栅结构示意图。弧形表面光栅结构利用RCWA计算,]哆层剖分。。(3)图4-()。。由图4-2可见,划分成50层后,筝层模型近似能够校好地表示出瓠形光栅的轮躺从而为RCWA数值模拟提供了计算模型,使之能够用以研究弧形光栅的辐射特性。图4^2左侧为三种弧面光柵轮忧线.(,即色散关系曲线如图4・3所示(叫Wavelengthfum]怪I4^3H质Si的光学常数材质为硅的简讥:元光栅尺寸参数:光栅周期A=5pm・光栅高度扫3pm,占空比//A=,—般计算光栅吸收率时,认为电磁波透过表面光栅结构后被基底完全吸收,得到的光谱特性曲线如图4-4所示。对于弧形表面的计算•,此时Si的复折射系数为常实数。Wave<englh(um]1OOOOOOOOOO32图4-,碍要对数值模拟的稳定性和准确性进行一个评估。稳定性主要是确定截断阶数是否足够,不会出现数值振荡:准确性上要是确定卷层模型的层数是否足够,!TE>^• a-303n-3—10LayersF A-\f/A--osq<Numberofcxders2^os<Si curve1TM Z-|ifn-“•30°n-3A-Sumh-3,umf/A-—•—10layers,25layers•50layers•75[RYfrfS*图4-5弧形光桶站构1的稳定性和准呦性检脸图图4-5给出了光栅周期A=5pm,光栅高度后3pm•占空比//A=,光栅弯曲弧®a=30%弯曲周期心3的弧形光栅I的计算结果。分别考察在波长入=“】时••以及能否准确反映#1(11光栅氏实结构的辆射W性。由图4・,该结构参数在截断阶数31阶以上能保证收敛稳定,且层数5()层以上吸收率曲线基本重合:在TM极化入射::因此计算模型取50层,TE极化取31阶,TM极化収65阶,认为数值模拟结果准确可伯。图4・6给出『光栅周期A=5pm,光栅高度/3pm,占空比//A=,光栅弯曲角度u=20°,弯曲周期n=6的弧形光栅1。计算得到在波长入=,在TE极化和TM极化入射卜•吸收率随展开阶数曲线图•对该光栅结构做稳定性和准确性进行检验。 curve]TE A-^>5qv——10layers 25layers―•—50layers75layers15 30 45 60 75 90106GO138150a・2(Pfl・6A-Sumh-- curve1TM Z-—20°A-6A-5,H/nh-3nm■f/A-—1—10layers 25layers——50layers——75layersNumberoi(Xdters07020 406080100120**********Numbero1cxders图4-6弧形光柵结构2的稳定性和准确性检验图由图4-6可知,当TE极化入射时,计算