亞波長(zhǎng)介質(zhì)膜光柵寬光譜消色差相位延遲器的研究.pdf

1、隨著微加工工藝的發(fā)展和微光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，微光學(xué)器件的特征尺寸不斷縮小，亞波長(zhǎng)光柵（SWG）應(yīng)運(yùn)而生，其偏振特性類似單軸晶體的雙折射效應(yīng)，這說明SWG將能夠?qū)崿F(xiàn)雙折射材料具有的光學(xué)功能，可以用于多種偏振功能，如波片、偏振分束器和相位延遲器等。
　　本論文主要以亞波長(zhǎng)光柵的寬光譜消色差相位延遲器為研究對(duì)象，基于嚴(yán)格耦合波理論對(duì)光柵型的相位差和衍射效率（包括反射衍射效率和透射衍射效率）進(jìn)行了分析，以90°的相位差為適應(yīng)度評(píng)價(jià)函數(shù)，利

2、用遺傳算法的工具箱對(duì)光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)尋優(yōu)，從而得到最優(yōu)光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)高精度和高衍射效率的相位延遲器。
　　本文主要開展的工作如下：首先分析亞波長(zhǎng)光柵和介質(zhì)膜光柵的衍射特性，對(duì)其理論分析過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述；其次針對(duì)相位延遲器中常用的1053 nm和1550 nm兩個(gè)中心波長(zhǎng)，基于上述優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了三種光柵結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬光譜1/4波片消色差相位延遲，獲得了以下研究結(jié)果：（1）以1550 nm為中心波長(zhǎng)，采用單層光柵結(jié)構(gòu)，

3、實(shí)現(xiàn)了1350~1750 nm范圍內(nèi)，TE波和TM波的相位延遲量控制在90°±2°，衍射效率在80%以上，帶寬可達(dá)到400 nm；（2）以1053 nm為中心波長(zhǎng)，設(shè)計(jì)了夾層式的亞波長(zhǎng)金屬介質(zhì)膜光柵結(jié)構(gòu)，帶寬為300 nm范圍內(nèi)相位延遲量在90°左右，最大偏差小于2.3%，且TE和TM波的衍射效率均高于90%；（3）以1053 nm為中心波長(zhǎng)，設(shè)計(jì)了多層金屬介質(zhì)膜光柵（MMDG）的消色差相位延遲結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后的相位延遲器在900~1200