中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所信息光學(xué)與光電技術(shù)實(shí)驗室研究團隊在基于簡(jiǎn)化模式方法的光柵設計方面取得新進(jìn)展。提出將簡(jiǎn)化模式方法應用于多層介質(zhì)光柵設計，并成功設計了-2級高效率的超寬帶高容差的衍射光柵。相關(guān)成果于3月15日在線(xiàn)發(fā)表于《IEEE光子技術(shù)快報》（IEEE Photonics Technology Letters )。
光柵在光譜分析、超強、超快激光、高端光刻、位移測量、天文測量等領(lǐng)域具有不可替代的作用，也是衡量一個(gè)國家高精密光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展水平的重要標志之一。傳統的光柵設計都是針對光柵的負一級進(jìn)行優(yōu)化設計，但是光柵的分辨能力同光柵衍射級次成正比，級次越高，分辨能力越高。為了提高光柵的分辨能力，制作高級次的中階梯光柵是最常用的方法，但該方法由于級次數量眾多，且制造難度大，效率值通常只有65%-75%，嚴重制約了其廣泛應用。
該項研究中，研究人員利用簡(jiǎn)化模式方法從理論上分析了負二級高效率產(chǎn)生的條件，通過(guò)求解色散方程得到各個(gè)模式的有效折射率，對各個(gè)傳播模式進(jìn)行分析進(jìn)而得到-2級高效率的條件表達式和光柵結構的初始參數，并通過(guò)嚴格耦合波算法和模擬退火優(yōu)化算法對其參數進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設計，得到了-2級超寬帶高效率衍射光柵器件。該結構衍射效率最高可達99.58%，并且實(shí)現波長(cháng)從1.454μm-1.531μm和入射角37.32°-43.3°范圍內95%以上高效率輸出。研究結果表明，該結構同樣具有優(yōu)良的容差特性，可行性強，適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)制作。這是首次通過(guò)簡(jiǎn)化模式理論方法分析并設計的多層寬帶-2級高效率衍射光柵結構，為簡(jiǎn)化模式理論方法應用于多層結構光柵設計提供了可能。
相關(guān)工作得到上海市科委、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)項目支持。
