间隔叠合式双层亚波长光栅

提出了一种应用价值较高的防伪光栅结构-间隔叠合式双层亚波长光栅,可以展宽基本光栅的光谱峰值带宽、改善光谱线形和光变效果。分析了亚波长光栅光谱峰值带宽展宽和线形改善的原理,用矢量衍射理论验证了理论分析的合理性,并对特定防伪光变设计要求的双层光栅进行了参量优化和光变特性分析。结果表明,满足同相位条件的光谱线形与基本光栅相同,带宽为基本光栅的两倍;满足反相位条件的光谱线形为准矩形,带宽大于基本光栅;亚波长光栅在传统和非传统照明条件下倾斜均能产生彩色光变效果,且传统照明情况下的光变速率较大,利用这种光变速率差可以制作各向异性光变效果。

LWIR亚波长铝/硒化锌光栅偏振器设计

为提高长波红外偏振成像系统中偏振器件性能,本文通过分析光栅材料及结构参数对光栅偏振性能的影响,设计并优化了一种双层材料构成的亚波长光栅。该光栅为矩形形貌,光栅区由铝与硒化锌构成,两种材料的厚度分别为0.6μm和0.4μm,光栅周期1μm,占空比50%。利用严格耦合波理论分析并计算该结构光栅的衍射效率,7~15μm波段的光以0~60°入射后其0级横磁模透射率达到87.54%以上,消光比超过47 d B。该光栅在10.6μm的测试波长下,TM透射率高达90.80%且具有50 d B以上的消光比,相比槽深相同的单层铝光栅,偏振透过率明显提高。仿真结果显示,该光栅在整个宽长波红外波段具有良好的偏振性能。

倒梯形双层金属光栅式偏振分束器

为获得高衍射效率、高消光比、宽带宽及大角度容差的光栅结构,提出了一种在近红外波长区域工作的倒梯形双层金属光栅结构的偏振分束器。该结构引入了一层高折射率介质层,并且将光栅区的光刻胶斜切成倒梯形结构,新的设计增大了光栅的透射效率和消光比。使用严格耦合波分析方法,模拟和优化了偏振分束器的结构参数。结果表明,横磁波及横电波在1 290～1 840 nm波长范围内的透射效率和反射效率分别超过97%和95%。透射和反射的最大消光比分别为33 d B和53 d B。在波长为1 550 nm,入射角为-40°～40°时,光栅的透射和反射消光比都大于22 d B,达到了高性能偏振分束器的要求。相较于双层金属矩形光栅,所提出的倒梯形双层金属结构表现出更高的透射性与反射性,同时具有更好的设计灵活性。

基于遗传算法的双层亚波长金属光栅优化

为改善光栅性能,基于遗传算法,并结合时域有限差分法,在可见光波段优化设计了一种双层亚波长金属光栅结构。经仿真分析,该结构能够实现蓝色波段的偏振滤波功能,透射率最大值能达到77%,消光比最大值达到20dB,半峰全宽为35nm。通过分析光栅参数对光栅性能的影响,证明该结构具有较大的工艺容差。相比以往的结构,优化后的光栅具有更好的透射性能和滤波性能,在偏振导航、偏振探测、显示器、成像传感器等领域具有良好的应用前景。