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《亚波长光栅偏振分束器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第9期光学学报Vol.30,No.92010年9月ACTAOPTICASINICASeptember,2010文章编号:02532239(2010)09269006亚波长光栅偏振分束器的研究郭楚才叶卫民袁晓东曾淳季家镕(国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙410073)摘要利用单层亚波长硅光栅结构设计出工作在近红外波段的偏振分束器。该偏振分束器在45入射角附近对TE偏振光具有很高的反射率同时对TM偏振光具有很高的透射率,其设计原理是基于亚波长光栅的泄漏模共振效应以及类布儒斯特效应。利用散射矩阵方法和时域
2、有限差分方法对偏振分束器进行设计和分析。模拟结果显示,该偏振分束器在1390~1600nm的波长范围内的反射与透射消光比大于100;同时该偏振分束器具有相对较大的入射角度容差,在有限尺寸高斯光束入射下能保持很好的性能。关键词光栅;偏振分束器;散射矩阵方法;亚波长光栅;泄漏模共振效应;类布儒斯特效应中图分类号O436文献标识码Adoi:10.3788/AOS20103009.2690ResearchonSubWavelengthGratingPolarizingBeamSplitterGuoChucaiYeWeiminYuanX
3、iaodongZengChunJiJiarong(CollegeofOptoelectricScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha,Hunan410073,China)AbstractAnearinfrared(NIR)polarizingbeamsplitterisdesignedbasedonasinglelayersubwavelengthsilicongrating,whichisreflectiveforTEpolarizationa
4、ndtransparentforTMpolarizationaroundtheincidentangleof45.ThedesignoftheproposedbeamsplitterisbasedontheleakymoderesonanceeffectandBrewsterlikeeffectofthesubwavelengthgrating.Scatteringmatrixmethodandfinitedifferencetimedomainmethodareutilizedtodesignandanalysethestructure
5、.Simulationresultsshowthatboththereflectionandtransmissionextinctionratiosofthebeamsplitterareover100inthewavelengthrangeof1390~1600nm.Moreover,thepolarizingbeamsplitterhasarelativebigangulartoleranceandtheefficiencyofthebeamsplitterundertheilluminationofaGaussianbeamwithfinite
6、sizeisveryhigh.Keywordsgratings;polarizingbeamsplitter;scatteringmatrixmethod;subwavelengthgrating;leakymoderesonanceeffect;Brewsterlikeeffect1引言近年来,具有特殊衍射特性的亚波长光栅日益受[1~3]偏振分束器是光网络和光信息系统的关键元到人们的关注,已被广泛用于设计宽带反射镜、[4][5~10][11]件,它可以广泛应用于自由空间光开关、磁光数据存法布里珀罗腔、滤波器、探测器与防伪结[12]构
7、等光学元器件,偏振分束器也不例外。例如,储以及偏振成像系统等。传统的偏振分束器主要利[13]DeerYi等提出了基于全反射的亚波长光栅偏振用具有双折射效应的天然晶体或者多层膜结构来实现偏振分束。由于天然双折射晶体体积大,无法实分束器,该结构具有很宽的工作带宽,但是因其覆盖现微型化和集成化;多层膜结构与天然晶体偏振分层和衬底材料都需要很高折射率的介质,限制了该结[14]构的应用范围;Y.Zhang等提出了一种双层堆栈束器相比,其厚度大大减小,但是需要堆积的薄膜层数很多,制备过程相对复杂,因此这两种偏振分束器结构分束器,该结构具有很大的入射角容差,但是其
8、的应用都受到很大的限制。工作带宽较窄且消光比相对较低。收稿日期:20091026;收到修改稿日期:2
