光栅衍射特性的耦合波分析、计算与讨论

本文从麦克斯韦方程组及电磁场边界条件出发,推导了广泛应用于各类光栅衍射问题的矢量分析方法——严格的耦合波分析方法。针对光栅的衍射特性,编写了基于严格的耦合波分析方法的计算程序,并以TE模情形为例对光栅的衍射效率和收敛性作了数值计算。结果表明,当谐波数不断增加,即便对于厚光栅(d/λ>10)情形,光栅的衍射效率仍将收敛于某一确定值。

采样光栅设计与衍射行为分析

从一维矩形光栅的衍射特性分析开始,将一维矩形光栅结构作一定的改变设计出采样光栅。将设计出的变周期采样光栅作适当的近似处理,然后用严格的耦合波分析方法对它的衍射特性进行了详细分析。

衍射光栅分析软件构建与使用

详细介绍了一套自主开发设计,基于标量衍射理论和严格耦合波分析方法,运行于Matlab平台下的衍射光栅分析软件,它将各种各样的光栅按照面形结构的不同,分类进行分析。首先简要介绍了Matlab环境中软件的构建步骤,对一些关键命令作了简要说明。然后对本软件所具有的功能一一举例,详细说明软件的使用方法。

Si衬底表面圆柱形抗反射周期微结构的设计及制作

应用严格耦合波分析方法(RCWA),在本征硅片衬底表面设计并制作了一种圆柱形抗反射微结构元件。通过MATLAB软件模拟仿真确定其最优参数组合,使反射率设计值为3%。应用二元曝光技术和反应离子刻蚀技术制作了单面和双面的圆柱形微结构,根据结果得到射频功率、气体流量及工作气压对微结构侧壁陡直度及形貌具有很大影响。还分析比较了形状(t为实际柱顶面直径与底面直径之比)与反射率的关系。采用热场发射扫描电子显微镜对该结构进行形貌表征,综合显微成像红外光谱仪对反射率进行测量。实验结果:制作了单面、双面微结构与无结构本征硅片反射率做比较双面圆柱形微结构的抗反射效果最好,反射率达8%左右,基本达到抗反射设计要求。

斐波纳契数列准周期微结构光吸收特性

设计了一种按斐波纳契数列排列的准周期光学微结构。在TM偏振模式下,运用严格耦合波分析（RCWA）方法,对光学微结构的光吸收率进行了数值计算。讨论了斐波纳契级数、占空比以及镀膜的厚度3种因素对微结构光吸收效率的影响。得出在AM1.5太阳能光谱辐照度下,当斐波纳契级数为S3、占空比f=0.7以及镀膜厚度t=20nm时,该结构在300～1100nm波段内最高平均吸收率可以达到95.17%,说明在太阳能电池表面抗反射层应用方面具有很大的潜力。