简化模态法更深入地研究了宽而高效的光栅

时间:2020-04-06 18:39 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

简化模态法更深入地研究了宽而高效的光栅

衍射光栅以其优异的色散性能,在光谱仪、啁啾脉冲放大器等领域发挥着重要的作用。然而,几十年来对各种宽带高效谐振光栅的广泛研究主要集中在那些只在一阶工作的谐振光栅上。

与同等尺寸的经典光栅相比,其分辨能力与工作顺序成正比。利用高阶闪耀的阶梯光栅是实现这些高阶工作光栅的常规方法。但由于槽形不均匀和槽角的变化,光栅的典型效率通常只有65%-75%,严重影响了阶梯光栅的性能。

最近,中国科学院上海光学精密机械研究所(SIOM)的一个研究小组提出了一种适用于宽带高效光栅的简化模态方法(SMM)。结果发表在IEEE光子技术快报上。

本研究分析并优化了三层全介电矩形槽结构,实现了二阶布喇格角入射情况下的宽带高效传输光栅。利用SMM对透射光栅进行了分析,预测出了良好的光栅参数,实现了高效率的-2阶传输,并揭示了光栅内部的衍射过程。

采用严格耦合波分析(RCWA)和模拟退火(SA)算法对光栅参数进行优化,得到更精确的解。仿真结果表明,波长带宽1.454μm - 1.531μm和37.32°- 43.3°的角度带宽可以达到效率超过95%,最高效率甚至可以达到99.58%第二布拉格角下的波长为1.5μm TE极化。

这是第一次使用SMM来预测多层光栅在二次布拉格入射下的宽带特性。特别是宽带特性的产生机理可以用SMM来解释。

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