reflectionmode phase.docx

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介质光栅的反射式相位延迟区Kettunena，弗兰克WyrowskibUniÍersityJoensuu，信箱111，FIN80101Joensuu，芬兰的物理系弗里德里希席勒UniÍersity耶拿，b07749耶拿，德国波茨坦广场最大-维也纳-1，应用物理学研究所接获1998年6月17日；修订179月19981998年；接受1998年9月17日

提交的可见区域阶段发育迟滞设备设计的新方法。

这些元素包含一个用于实现近100和生成两极化状态所需的相区别的堆栈顶部的一个sub-wavelength光栅反射率的介质高反射堆栈。

季波片设计表达和制作和操作的公差，此元素的考虑。

q1998看来科学公司保留的所有权利。

提交的可见区域阶段发育迟滞设备设计的新方法。

这些元素包含一个用于实现近100和生成两极化状态所需的相区别的堆栈顶部的一个sub-wavelength光栅反射率的介质高反射堆栈。

季波片设计表达和制作和操作的公差，此元素的考虑。

q1998看来科学公司保留的所有权利。

关键字：

衍射；光栅；衍射光学器件；极化；缓凝剂阶段；薄膜

1.介绍阶段发育迟滞设备如季度或半波板是必要的应用程序是需要精确地控制或光的偏振态分析。

在可见的或近红外区域相缓凝剂通常实现使用如云母或石英，合适的晶体结构材料迟缓引起的材料的自然双折射。

相位延迟，但是，还可以获得使用一个或多个平面接口之间均匀介质w1–5x。

该延迟然后由像接口参数控制，该图层的厚度不同的材料的数量和折射指数。

这种方法的一个推广是由从平面调制出发定义的接口。

特别是地形光栅的关注。

然后，光栅参数提供更多的自由，控制光的偏振态。

实验这已发现了前几年w6x。

近年来的subwavelenght期间烙-使用眼下，控制光学表面的行为SWPGs。

已研究过深入w7、8x。

这种利息已生成的精确控制的高灵活性光栅潜在的大规模生产的方法的参数各种最近开发的复制方法w9x，和，可能是最重要的是通过固有的可能性横向调节大多数的参数，因此光与高分辨率w10的影响、11x。

根据有效介质理论EMT。

一光栅的介质波长期间可被视为具有稍有不同折射率的人工介质为不同的极化状态TE和TM。

取决于光栅材料和他们比w12x。

这提供了不只定制适合材料的可能性应用程序如增透膜，但也一模拟自然双折射材料的替代方法w13–17x。

dielctric光栅一个金属膜的组合拟获得的红外w18x的反射式相位延迟器。

EMT或严格的电磁理论，它是已被显示也可使用金属光栅作为缓凝剂w19阶段，比使用其他逼近20x

在可见区域中的这些方法都患有限制的几个问题。

在可见区域中材料可用，TE和TM极化光之间的有效折射率差异仍小。

获取任何重大的相位延迟因此需要光栅导致超过5_aspect比的长宽比的几个波长的厚度定义在这里光栅高度除以光栅槽宽度从制造角度的这是一个极具挑战性的任务w16x。

图1。

使用几何与介质高反射堆栈的一sub-wavelength期期d以在最高的光栅照明在一个角u的平面电磁波事件。

金属光栅所需的配置文件的高度是大大减少由于迟缓现在基本上来自TE极化光的反映了从光栅的顶部，与TM极化光反射的光栅_for底部的更多的详细信息的光程差的阶段，请参阅参考w8x，这允许金属阶段缓凝剂的成功的使用红外区域的w21x，其中的大多数金属反射率是很高。

不过，该可见地区大多数金属已大大减少由于至吸收反射率和金属缓凝剂光栅的效率是因此低未能达到95。

为打击这些问题，我们建议使用的介质高反射镜像_HR-镜像。

结合一表面的光栅顶部获得近100的效率，减少约一倍的长宽比。

我们将展示方法设计一季波缓凝剂和考虑制作的可行性。

图2。

a.平均反射率和b.相迟缓一个介质高反射堆栈，us208，作为函数的优化入射角u。

2.介质的堆栈和一种光栅的组合

图3。

在反射中的光栅堆栈的相位延迟固体的系统。

与只在光栅传输中虚线。

作为函数的光栅高度h.光栅期间ds100nm、填充因子fs0.5和us208

拟议的几何图1所示。

它内容-sists的介质的高反射堆栈人力资源堆栈。

L与图层对高nhs1.88。

和低折射率ns1.46。

在一个玻璃基板ns1.5，和ls材料亚波长周期光栅在堆栈的顶部。

在光栅层折射率假定为ns1.5，g同时，期间的dh高度和填充因子的fscrd，光栅决心根据所需的阶段迟缓。

应当指出，光栅层屈光索引不是一个关键的参数，ns1.5是用的g只因对靠近的折光指数几种可能的材料。

所堆栈的厚度图层对应于所选的四分之一波厚度入射角度us208和波长ls633nm。

使用一个锅炉房心态的傅里叶扩展eigenmode方法执行所有数值计算。

图4。

a.光栅高度的函数的相位误差和b.填充因子。

光栅堆栈制的概念是使用在近获得高效率，人力资源堆栈的完美反射率虽然光栅的双折射窗体用于实现所需的阶段发育迟缓。

因为一些阶段此外可以使用调制的接口实现迟缓电介质，之间，我们首先分析只是堆栈。

图2说明了平均的角的依赖反射率和相应的相位延迟本在Ls12的一个人力资源堆栈。

208我们的设计角度获取反射率的p0.994和相区别。

此外，可以看到，这两个反射率和迟缓保持不变入射角较小比308。

角大于的相位延迟越来越强烈依赖于发生率的角度而平均反射率大大减少了。

因此，清除使用只是此堆栈并不足以实现如果还需要高反射率的任意相位延迟。

应该指出虽然，是确实可能设计阶段使用调制的高阻燃堆栈反射堆栈顶部的反射的金属。

表面w4、5倍。

图5。

a.平均效率和b.相位误差为一入射角的功能。

3。

.1/4延迟器

作为一个例子，我们现在将考虑的案例一季波片，其中所需的阶段差异在两极分化状态之间是wspr2。

假设1的准确性的尺寸和使用发病率nm208角度光栅期间ds300nm和填充因子fs0.5，havgs的平均效率的解决方案99，可以发现的Dws0.003rad相位误差。

所需的光栅高度是hs646nm，然后高产4.25的长宽比。

基础的人力资源堆栈是在图2中考虑的一个类似。

相应的传输模式相位延迟器需要光栅使用长宽比的10.7hs1615nm的高度。

它应注意到在这里以较大的时期，由于EMT不再准确，和所需的配置文件的高度反映情况是其实只有第四十的传播情况。

自长宽比和最小线宽结构现在更合理的现代传输模式的情况下比制作方法缓凝剂，一个期望这种设计可以更容易编造。

为此，公差不同制作错误应进行分析。

图4演示对光栅高度和填充相位误差的依赖因子。

会议的预期，制作要求所需的尺寸是相当严格的。

如果一个阶段错误2被接受，光栅高度可以改变只Dhs5nm并填充因子Dfs0.05从设计值。

如在其他亚波长光栅的情况下设计敏感性是艰难和极具挑战性，即使对于现代制造技术。

除了在的光栅外，还必须是基础的堆栈实现非常准确的因为基于高反射精确匹配的反射波的阶段为了创建建设性的干扰。

此精度要求不过是典型的所有的薄膜技术和最有可能因此商业高反射堆栈符合标准。

然后在光栅堆栈的反射率系统总是比99高。

入射角扮演的实际应用通常是一个重要的角色。

图5显示了相位误差和作为入射角平均效率被更改从设计角度的208。

重新设计证明是很敏感的偏差，从设计的值容忍Dus88只的更改。

这种敏感是由于两光栅的强角依赖，基础堆栈，从图2中可以看出。

4．结论

我们提出了一种方法实现reflectionmode与效率的近100期缓凝剂和名义阶段时出错。

建议的方法的优点在先前建议的传输模式缓凝剂减少应使制造的长宽比这种设备更容易，虽然公差范围时，准确光栅高度的制备和保持严格的填充因子。

我们打算审查这一实验。

感谢

区Kettunen要感谢埃米尔·Aaltonen慷慨的捐赠的基础

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