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基于亚波长光栅辅助定向耦合器的集成铌酸锂偏振分束器　

transmission capacity of photonic communication systems. In recent years, PBS has been successfully implemented based on
various structures. Among them, the PBS based on subwavelength grating-assisted directional coupling structure stands out due
heterogeneous integration. Simulation results show that the device achieves a polarization extinction ratio greater than 24. 49 dB
in the wavelength range of 1 500 nm to 1 600 nm. Experimental data further confirms that the polarization extinction ratio of
基金项目:甘肃省自然科学基金重点项目(23JRRA1026) ;甘肃省自然科学基金在站博士后专项项目(23JRRA1126)
作者简介:陈力(1998—) ,男,浙江省人,硕士研究生。 E-mail:lchen2021@ lzu. edu. cn
通信作者:田永辉,博士,教授。 E-mail:siphoton@ lzu. edu. cn
the device is greater than 18. 06 dB in the wavelength range of 1 500 nm to 1 580 nm.

亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究

亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究
近年来，介质光栅由于其可以实现有效调谐介质的特性，成为非线性光学技术的主要研究热点。

共振介质光栅被认为是一种有效的非线性光学技术，可以实现微米和纳米尺度的光子调谐。

在研究氦-波瓦维梅及其他介质中的共振介质光栅时，其共振效应特性被作为一项重要研究领域。

近些年研究发现，尾resonant模型是一种有效的近太赫兹域共振模式，常用于描述较高维度介质光栅的共振响应，它与双折射共振器的灵敏度具有更高的共性。

在介质光栅宽波长共振器的研究过程中，尾resonant模型被用于研究其共振特性，而对其模型进行分析也对了解其具体工作原理有重要意义。

然后，本文以氦-波瓦维梅介质光栅为例，使用尾resonant模型，从理论上分析并计算其共振效应特性。

研究表明，介质光栅在低太赫兹频率范围内表现出较高的共振效应，可以实现有效的太赫兹调谐；在高输出阻抗半波长介质光栅中，通过调整共振器的载流子数量可以最大化共振效应；而在半波长介质光栅中，调节电极间距可以调整共振带宽，实现宽波长的调谐效果。

本文结合介质光栅的尾resonant模型，以氦-波瓦维梅介质光栅为例，从理论上分析其共振效应特性，发现其具有良好的共振响应特性，且可通过改变其输入参数来最大化共振效应，具有高精度、快速调谐介质等特点，为进一步制作和优化共振介质光栅提供有益参考。

亚波长金属偏振光栅设计与分析

亚波长金属偏振光栅设计与分析康宁;唐军;李大林;陈萌;杨江涛;郭浩;刘俊【摘要】In order to resolve atmospheric optics polarization pattern for accurate navigation,a sub-wavelength metallic polarizer is designed based on rigorous coupled-wave analysis( RCWA),which is suitable for structure of compound eye. Aiming at single and bi-layer metallic grating with different period,duty cycle and metal layer thickness are simultated and analyzed,actual technological level and cost into consideration,bi-layer metallic grating with period of 200 nm,duty cycle of 0. 5 and metal layer thickness of 100 nm is chosen for polarizer of compound eye,TM polarized light transmittance of blue light in central band 450 nm of the designed bi-layer metallic grating achieve 45 %,and the extinction ratio achieve 450,satisfy requirements for polarization navigation.%为解算大气偏振态来实现精确导航，基于严格耦合波分析，设计了适用于复眼结构的亚波长金属偏振器。

亚波长偏振光栅的研究进展

亚波长偏振光栅的研究进展ＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＧｒａｔｉｎｇｓ赵华君１袁代蓉１吴正茂２１重庆文理学院物理与信息工程系，重庆４０２１６０２西南大学物理科学与技术学院，重庆４００７１!"５ＺｈａｏＨｕａｊｕｎ１ＹｕａｎＤａｉｒｏｎｇ１ＷｕＺｈｅｎｇｍａｏ２１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔｓａｎｄＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０２１６０，Ｃｈｉｎａ２ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４００７１５，Ｃｈｉｎａ#$$$$$$$%&’’’’’’’(１引言光栅作为一种常用的光学元件，在各类光学系统中起着重要作用。

光栅主要有色散、分束、偏振及相位匹配四个基本特性。

以前光栅的应用大都基于光栅的色散和分束特性，而对具有偏振特性的偏振光栅（ＰＧｓ）的研究相对较少。

近年来，人们逐步认识到光栅具有优良的偏振特性，并开展了大量的研究［１￣１５］。

理论和实验都表明，当光栅的周期尺寸接近或者小于入射光波长时，将表现出较强的偏振特性，利用光栅的偏振特性，可以制作各种偏光器件，如偏振光检测器、偏振分束器、相位延迟器、各种波片等［２￣７］。

光栅的周期小于入射光的波长称为亚波长光栅，亚波长光栅具有特殊的偏振衍射特性，可以实现偏振、分束、增透、高反、窄带滤波等功能［８￣１０］，基于光栅偏振特性的亚波长偏振光栅作为一种新型偏振光学元件［１１，１６］，通过对光波偏振态的周期性调制，产生一种偏振依赖的衍射场［１７］，可将单色平面波分裂成若干束具有不同偏振态的子光波。

亚波长偏振光栅除了能替代晶体作偏振光分束器外，还可以用作光开关、光互联器件，并且在偏振模色散（ＰＭＤ）的测量和补偿、偏振光的实时检测、偏振光数据处理、生物成像、偏振光相关的仪器设备等领域都有较多的应用［１７￣２４］。

亚波长金属光栅结构的制备与矢量衍射理论分析

亚波长金属光栅结构的制备与矢量衍射理论分析郑改革;詹煜;曹焜;徐林华【摘要】利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了周期为1μm、占空比为0.2的亚波长金属光栅,利用紫外-可见-近红外光谱仪测量了光栅的0级反射光谱.在严格耦合波分析的基础上,把光栅区域电磁场的空间谐波通过勒让德多项式展开,使用多项式展开的谱分析法求解常微分方程,计算了该亚波长金属光栅的反射光谱及磁场分布.实验测量结果同矢量衍射理论计算结果都显示,该光栅在近红外、中红外波段具有表面等离子体共振现象.数值计算结果还表明,对于此类亚波长金属光栅,当光栅的深宽比增加时,其反射光谱中会出现更多的反射谷.%We fabricated a subwavelength metallic grating using nanoimprint technology and measured the reflection spectrum using ultraviolet-visible-near-infrared spectrophotometer.Based on the theory of conventional rigorous coupled wave analysis,we used a new method to analyze the diffraction problems of subwavelength metallic gratings.We used fast Fourier factorization (FFF) method to derive the coupled wave equations,then each space harmonic can be expanded in terms of Legendre polynomials in grating ing this modified vector diffraction theory,we calculated the diffraction efficiency and the field distribution.All calculated results show great agreement with the experimental results.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2013(034)007【总页数】5页(P935-939)【关键词】亚波长金属光栅;纳米压印;表面等离子体【作者】郑改革;詹煜;曹焜;徐林华【作者单位】南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044;南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044;南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044;南京信息大学物理与光电工程学院,江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】O4391 引言随着光栅电磁理论研究的不断深入和微加工技术的不断进步，研究人员逐渐发现亚波长金属光栅表现出了很多奇异的光学现象，比如介质层上的亚波长金属光栅产生的表面等离子体(Surface Plasmon)可以极大地增强光栅下介质层内的透射光强[1-3]，亚波长金属光栅能够同时实现TE偏振(电矢量平行于光栅刻槽)的高反射和TM偏振(电矢量垂直于光栅刻槽)的高透射[3]等。

基于严格耦合波理论的亚波长光栅优化设计

ｗｉａＬｂＢｙｔｉｔｏｂａｎｄｔｅｓｂｗａｅｅｇｈｇａｉｇｓｒｃｕｅｗｉｈｂｓｔＭｔａ．ｈｈｓｍｅｈｄｗｅｏｔｉｅｈｕ — ｖｌｎｔｒｔｔｕｔｒｔｅｔｎ
第３２卷第６期２１年１月００２
光
学
仪
器
Ｖｏ．２，Ｎｏ６１３．
Ｄｅｅｅ，２１ｃｍｂｒ００
ＯＰＴＩＡＬＮＳＣＩＴＲＵＭＥＮＴＳ
文章编号：１０ — ６０２１）６０４ —５０５５３（０００ —０００
基于严格耦合波理论的亚波长光栅优化设计
ｃｌｕａｉｇｆｉｒｃｉｎｆｉｉｎｙｏｓｂｗａｅｅｇｈｒｔｇｗｉｈｉｅｅｔｔｕｔｒａｃｌｔｏｄｆａｔｏｅｆｅｃｆｒｕ — ｖｌｎｔｇａｉｓｎｆｃｎｔｄｆｒｎｓｒｃｕｅｆ
ｆｌｒｎｎｅｔｄｆｒｃｉｎｒｓｌａＡ＝Ｏ４５ｕｙｃｃｅ０５７ｒ／ｇ一２３．ｉｅｉｇａｄｂｓｉｆａｔｏｅｕｔｔｄ／ｔ．２，ｄｔｙｌ．０，ｎｄｎｒ．７
Ｋｅｒｓｕ — ｖｌｎｔｒｔｇ；ｒｇｒｕｏｐｅｖｈｏｙ；ｏｔｌｅｉｎｙｗｏｄ：ｓｂｗａｅｅｇｈｇａｉｎｉｏｏｓｃｕｌｄｗａｅｔｅｒｐｉｓｍａｄｇ
ＸＩＪｉｈｏ．ＨＵＡＮＧｕｎｈｎ，ＺＨＵＤｏｇｕＡｃａＹａｓｅｎｙｅ

亚波长光栅的衍射效率

Ａｐ．０ｒ２０７
亚波长光栅的衍射效率
张泽全，黄元申庄松林饶小红沈国土，，，
（１上海理工大学光电学院上海２０９；００３２郑州大学电气工程学院郑州４００；５００
３华东师范大学物理系上海２０６）００２
Ａｂｔａｔｈｓｐｐｒｃｌｕａｅｈｉｒｃｉｎｅｆｉｎｙｏｕｗａｅｅｇｈｇａｉｇｕｉｇｒｏｏｓｃｕｌ— ｖｈｏｙａｄｇｔｓｒｃ：Ｔｉａｅａｃｌｔｓｔｅｄｆａｔｆｃｅｃｆｓｂ— ｖｌｎｔｒｔｎｓｎｇｒｕｏｐｅｗａｅｔｅｒｎｅｓｆｏｉｉｔｅｄｆｒｃｉｎｅｉｉｎｉｓｏｕｗａｅｅｇｈｇａｉｇｈｔｈｖｉｅｅｔｐｒｍｅｅｓｈｅｐｐｒａａｙｅｈａｉｇｐｒｍｅｅｓｈｉａｔｆｃｅｃｅｆｓｂ— ｖｌｎｔｒｔｓｔａａｅｄｆｒｎａａｔｒ．Ｔａｅｎｌｓｓｔｅｇｔｎａａｔｒｆｏｎｆｒｔａｎｌｅｃｈｉｒｃｉｎｅｆｉｎｙｏｅｇａｉｇ，ｄｓｕｓｓｔｅｄｆａｔｎｃａａｔｒｓｉｅａｉｇｐｒｍｅｅｈｎｅ，ｈｔｉｆｎｅｔｅｄｆａｔｆｃｅｃｆｔｔｓｉｃｓｅｈｉｒｃｉｈｒｃｅｉｔｃｗｈｎｇｔａａｔｒｃａｇｓｕｆｏｉｈｒｎｏｒｎ
维普资讯
第２卷第４期８２００７年４月
仪器仪表学报
ＣｈｎｓｏｒａｏｃｅｔｃＩｓｒｍｅｔｉｅｅＪｕｎｌｆｉｎｉｎｔＳｉｆｕｎ

亚波长光栅光学

亚波长光栅光学一、概述亚波长光栅光学是一种新型的光学技术，可以在纳米级别上对光进行调控，具有广泛的应用前景。

其基本原理是利用亚波长级别的周期性结构来实现对光的衍射和干涉，从而达到对光学信号进行调控的目的。

二、亚波长光栅的制备1. 电子束曝光法电子束曝光法是一种高精度制备亚波长光栅的方法。

它利用电子束在样品表面扫描，通过控制电子束束径和扫描速度等参数来实现对样品表面进行局部曝光，形成亚波长级别的周期性结构。

2. 原子层沉积法原子层沉积法是另一种常用于制备亚波长光栅的方法。

它利用化学反应将材料原子逐层沉积在基底上，在不同层之间形成亚波长级别的周期性结构。

三、亚波长光栅在传感器中的应用1. 全息显微镜传感器全息显微镜传感器利用亚波长光栅制备的光学元件，可以实现对生物样品的高分辨率成像。

其原理是将样品置于亚波长光栅上方，利用样品对光的散射和衍射产生干涉图案，再通过光学系统进行成像。

2. 光纤传感器光纤传感器利用亚波长光栅制备的光纤端面，可以实现对环境参数如温度、压力等的高精度测量。

其原理是将亚波长光栅制备在光纤端面上，当外界环境参数改变时，会引起反射信号的相位和幅度变化，从而实现对环境参数的测量。

四、亚波长光栅在信息存储中的应用1. 全息存储全息存储利用亚波长光栅制备的全息片来实现信息存储。

其原理是将信息通过激光束记录到全息片上，在读取时再通过激光束进行解码。

2. 全息显微镜全息显微镜可以通过亚波长级别的周期性结构来实现高分辨率成像。

其原理是将样品置于亚波长级别的周期性结构上方，利用样品对光的散射和衍射产生干涉图案，再通过光学系统进行成像。

五、亚波长光栅在光通信中的应用1. 光纤光栅滤波器光纤光栅滤波器利用亚波长级别的周期性结构来实现对特定波长的光进行滤波。

其原理是将亚波长级别的周期性结构制备在光纤上，当特定波长的光经过时会发生衍射，从而实现对该波长的滤波。

2. 全息显微镜传输全息显微镜传输利用亚波长级别的周期性结构来实现高速、高带宽的信号传输。

亚波长光栅的零级反射特性研究

文章编号：０７７５２０）３２５５１０ —６３（０７０ —０４ —０
亚波长光栅的零级反射特性研究
饶小红蔡继光￣Ｎ－杨宝成张泽，郑继红２庄松林２，，＋，－，，
（．１华东师范大学物理系，上海２０６；．００２２上海理工大学光学与电子信息工程学院，上海２０９）００３
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｈｉｏｏｓｃｕｌｄｗａｅｔｅｒ，ｔｅｐｅｏｎｎｔａｅｚｒｒｅｅｅｔｎｅ— ｓｒｃ：ａｅｎｔｅｒｇｒｕｏｐｅｖｈｏｙｈｈｎｍｅｏｔｈｅｏｏｄｒｒｆｃｉｆｈｔｌｏｆｉｎｙｏｅｔｎｕａｕｗａｅｅｇｈｇａｉｇｖｒｓｗｉｈｖｌｎｔｔｄｅｅｃｄｎｅａ — ｉｅｃｆｒｃａｇｌｒｓｂｖｌｎｔｒｔａｉｔｔｅｗａｅｅｈｉｓｕｉｄｗｈｎｉｉｅｃｎｃｎｅｈｇｓｎｇｅｚｍｕｈａｄｇａｉａａｅｅｓａｅｖｉｎ．Ｔｈｅａｉｅｙｒｔｎｌａａｅｅｓｆｇａｉｅｃｏｌ，ａｉｔｎｒｔｎｐｍｔｒａａｔｇｒｒｒｅｒｌｔｖｌａｉａｒｍｔｒｒｔａｈ — ｏｐｏｇｎｒｓｎａｃｒｉｏｔｅｃｌｕａｅｅｕｔａｅｔａｅｃｄｎｅａｇｅｒｚｍｕｈｉｖｉｄｈｇｔｅｃｏｄｎｔａｃｌｔｄｒｌｓｏｍｋｈｔｗｈｎｉｉｅｃｎｌｉｔａｅ，ｔｅｌｈｇｈｓｔｎｏａｓｒｉｏｉｅｅｔｗａｅｂｄｗｉｅｒｆｃｅ．ＴｈｅｕｔａｅｕｅＳｔｅｂｓｓｆｒｄｉｎａｄｍａｕａｔｒｆｄｆｒｎｖａｌｂｅｅｔｄｆｎｌｌｅｒｌｃｎｂｓａａｉｏｅｇｎｆｃｕ — ｓｄｈｓｎｉｆａｔ— ｏｎｅｆｉｉｇｇａｉｇｇｎｏｉｃｕｔｒｅｔｒｔ．ｎ — ｎｎ

亚波长光栅偏振片的纳秒脉冲激光损伤特性

亚波长光栅偏振片的纳秒脉冲激光损伤特性史帅凯;焦宏飞;马彬;程鑫彬;张锦龙【摘要】偏振片在诸多光学系统中有着重要的应用.亚波长介质光栅可用作正入射偏振片,在高能激光系统中有着广泛的应用前景.为了探究波长为1 064 nm的纳秒脉冲激光对于亚波长全介质光栅的诱导损伤特性,使用了粒子群优化算法结合严格耦合波分析设计了光栅的几何参数,计算表明亚波长光栅偏振片在入射光波长1 064 nm附近带宽0.5 nm内,平均消光比为1 500.使用了紫外曝光配合离子束刻蚀的工艺制备了HfO2光栅,并对其纳秒脉冲激光损伤阈值进行了测试.测试结果表明S光损伤阈值约为P光损伤阈值的5倍,且都大于5 J/cm2.结果表明亚波长全介质光栅偏振片可广泛用于正入射激光系统中.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】5页(P138-142)【关键词】偏振;亚波长光栅;损伤阈值;激光系统【作者】史帅凯;焦宏飞;马彬;程鑫彬;张锦龙【作者单位】同济大学先进微结构材料教育部重点实验室,上海200092;同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所,上海200092;同济大学先进微结构材料教育部重点实验室,上海200092;同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所,上海200092;同济大学先进微结构材料教育部重点实验室,上海200092;同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所,上海200092;同济大学先进微结构材料教育部重点实验室,上海200092;同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所,上海200092;同济大学先进微结构材料教育部重点实验室,上海200092;同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TN247;O436引言偏振是电磁波的基本特性，偏振技术在诸多方面有着重要的应用。

例如，偏振成像[1]可减少物体反射光，增加图像饱和度；光学存储[2]利用光的不同偏振态记录信息；弹光效应[3]由透过被测物的偏振光推测被测物内部应力分布以及3D电影的放映。

亚波长径向偏振光栅的设计

亚波长径向偏振光栅的设计谭巧;徐启峰;谢楠【摘要】针对现有电力光学电流传感中法拉第旋转角的非线性测量、解调模式的光强依赖性等问题,本文设计了一种环型亚波长偏振光栅,其光栅矢量径向分布,可将偏振光的偏振分布转化为光斑强度分布并与偏振面同步旋转.应用琼斯矩阵对其偏振特性进行分析,运用严格耦合波理论对光栅进行仿真分析与优化设计,并制备了辐射状的环型铝金属光栅.测试结果表明,光栅TM光的透过率大于80%、整体消光比大于100,可实现对光偏振态的直接检测,并具有线性测量范围大、测量结果不依赖于光的绝对强度等优点,可用于基于图像分析的偏振检测技术.%A new type of radially polarized grating is designed to solve the problems of nonlinear measurement of Faraday rotation existing in the power optical sensing. The distribution of the grating vector is in accordance with the special method, so that the polarization distribution of the polarized light can be transformed into the distribution of light intensity, which rotates synchronously with polarization plane. The theory of polarization detection is analyzed by using Jones matrix, and the parameters of the grating are simulated by rigorous coupled wave theory. Finally, the grating is fabricated and tested. The results show that the TM transmittance of the grating is greater than 80%, the extinction ratio is greater than 100, and the detection of the polarization state can be realized. It has the advantages of large linear measurement range and measurement results independent on the absolute intensity, so that it will be a new detection technology of polarization based on the image method.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】6页(P345-350)【关键词】光栅;亚波长金属光栅;径向偏振光;偏振检测【作者】谭巧;徐启峰;谢楠【作者单位】福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108;福建信息职业技术学院电子工程系,福州 350012;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108;福州大学电气工程与自动化学院,福州 350108【正文语种】中文【中图分类】TN253偏振器件既可以作为起偏器产生偏振光，也可以作为检偏器检测光的偏振状态，是偏振光技术中不可或缺的重要器件。

第16讲_亚波长共振光栅

GMRF 可代替布儒斯特窗用作激光腔镜滤波器产生的高 Q值的偏振输出
GMRF 作为部分反射滤波器可以产生可调谐偏振输出
Magnusson and Wang, APL 61, 1022 (1992) Magnusson and Wang, AO 34, 8106 (1995) 23
tunable: 可调谐的
重组是一个偏振旋转的椭圆偏振波
输入 30
输出
eigenpolarization: 本征偏振态，circular birefringence: 圆双折射
15
2014/3/17
偏振旋转 (旋光性)
椭圆偏振 (圆二色性)
LCP 和RCP波的相位延迟不同
LCP 和RCP波的衰减量不同
31
LCP Total
应用 3: 增强的磁光效应
磁光媒质+ GMR 光栅
磁光材料块体 Kerr 效应 GMR 光栅
B
法拉第效应
偏振旋转!
29
?
magneto-optic effect: 磁光效应
设计一个GMR光栅 −由磁光材料制成（ Bi : YIG ） −正方形对称性 •右（RCP）和左旋圆偏振（LCP）波为本征偏振 •RCP和LCP波可以耦合到波导模式引起导模共振 • RCP和LCP波（圆双折射）的不同光与物质相互作用
与入射角有关
多模导模共振GMR 激发 (也可用作透射滤波器)
Rayleigh anomaly
Magnusson and Wang, AO 34, 8106 (1995) Feng et al., Opt. Express 17, 426 (2009) 20
10
2014/3/17
偏振相关性

亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究

亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究以《亚波长介质光栅的导模共振效应特性研究》为标题，在本文中我们将对导模共振效应（MRO）在亚波长介质光栅上的特性进行研究，以期为相关领域提供简单有效的理论分析方法。

首先，我们将简要地介绍介质光栅以及它在光子学领域中的重要性。

介质光栅是指在一种特殊的介质中，使用特殊的光振荡器来反射，分散和吸收光，以用于对光的加强和控制。

它是光子学研究中的重要技术，因为它具有振荡力，抗衡力，调制力和干涉力等广泛的特性，能够有效地控制和分散光，从而实现多种智能功能，如光纤通信，传感器,光切割，光调制等。

接下来，我们将讨论导模共振效应（MRO）在亚波长介质光栅上的特性，并建立一个简单有效的理论分析模型。

MRO是指在介质光栅中，激发一个超衍射状态下，光调制模板（特征长度大于亚波长）具有被动激励的现象，它会限制光的转折和损耗，并产生光的强度，这种现象的本质是由于介质光栅的特性决定的，可以用一个更简单的分析模型来进行解释。

此外，我们结合理论仿真和实验结果，将进一步研究亚波长介质光栅上MRO效应的特性，并且分析其受强度、调制深度、偏振性等影响因素的响应行为，以期为相关领域的应用提供参考。

此外，还将通过调制参数的调节，研究MRO的控制能力，以达到智能控制的目的，并分析控制后的调制效果，如发射斑块的大小及态的形状等。

最后，本文总结了亚波长介质光栅的导模共振效应的基本特性，分析了受强度、调制深度、偏振性等影响因素的响应行为，研究了MRO控制后的调制效果，提供了对MRO相关应用有益的理论分析方法。

最后，本文还对将来的研究方向提出了展望，以探索更多有关MRO效应的科学内容。

总之，在本文中，我们研究了亚波长介质光栅上导模共振效应（MRO）的特性，并建立了一个简单有效的理论分析模型，研究了MRO 的响应行为，以及控制后的调制效果。

本文提出的理论分析方式可以为相关领域的实际应用提供参考，为将来更深入的探索亚波长介质光栅的导模共振效应奠定基础。

基于亚波长光栅波导的偏振和模式调控研究

基于亚波长光栅波导的偏振和模式调控研究基于亚波长光栅波导的偏振和模式调控研究引言：随着光通信和光电子技术的快速发展，对于光信号进行高效、精确的调控和探测已成为研究的热点之一。

在这方面，基于亚波长光栅波导的偏振和模式调控技术备受关注。

本文将重点讨论基于亚波长光栅波导的偏振调控和模式选择方法，并探究其在光通信和光电子技术中的应用前景。

一、亚波长光栅波导的基本结构与工作原理亚波长光栅波导由周期性刻蚀在波导腔体上的亚波长光栅结构构成，可通过改变亚波长光栅的刻蚀深度、周期和折射率等参数来实现对光信号的调控。

当光信号经过亚波长光栅波导时，会与光栅产生衍射效应，从而引起波导模式的变化。

这种基于光栅衍射的调控方法，具有较高的准确性和可调性。

通过合理设计亚波长光栅的参数，可以实现对光信号的偏振调控和模式选择。

二、偏振调控方法1. 偏振旋转器通过在亚波长光栅波导上引入特殊设计的结构，例如矩形或V 型凹槽，可以实现对光信号的偏振旋转。

当光信号经过亚波长光栅波导时，凹槽引起的偏振旋转效应将导致波导中的TE模式和TM模式的传输特性发生差异，从而实现对偏振信号的调控。

2. 偏振复用器基于亚波长光栅波导的偏振复用器可以将不同偏振状态的光信号分别传输到不同的波段。

通过在波导的亚波长光栅上设计多个不同的偏振旋转结构，可以实现对光信号的复用和解耦。

这种偏振复用器具有较高的传输效率和通信带宽，可在光通信系统中发挥重要作用。

三、模式选择方法1. 单模输出通过适当设计亚波长光栅波导的参数，如周期和折射率等，可以实现高效的模式选择，只传输某一模式的光信号。

这种单模输出的特点使其在光通信系统中具有较高的传输效率和信号质量，对于高速通信和高密度集成具有重要意义。

2. 多模输出通过在亚波长光栅波导上设计多个亚波长光栅结构，并控制其参数，可以实现多模的输出。

这种多模输出的方法可以用于光信号的平行传输和光谱分析等应用。

在光电子技术中，多模输出可用于光检测的灵敏度提升和光信息处理等领域。

亚波长光栅FDTD模拟

亚波长光栅FDTD模拟
亚波长光栅是一种具有周期性结构的光学器件，其周期小于光的波长。

FDTD （Finite-Difference Time-Domain）方法是一种数值计算方法，用于求解电磁波在时域中的传播和相互作用问题。

在亚波长光栅FDTD模拟中，我们可以使用FDTD方法来模拟光在亚波长光栅中的传播和衍射现象。

亚波长光栅FDTD模拟的步骤如下：
1. 网格划分：将亚波长光栅区域划分为网格，通常使用正交网格进行划分。

网格的大小应该足够小，以满足亚波长光栅的周期性结构。

2. 初始化：将亚波长光栅的初始条件设置为适当的数值。

这包括设置光源的位置、频率和波形，以及设置亚波长光栅的材料参数。

3. 更新电场：使用FDTD方法更新电场的数值。

这可以通过Maxwell方程组的离散化形式来实现。

通常使用时域的电场更新方程，如Yee算法。

4. 更新磁场：使用FDTD方法更新磁场的数值。

这也可以通过Maxwell方程组的离散化形式来实现。

通常使用时域的磁场更新方程，如Yee算法。

5. 计算光的传播和衍射：根据电场和磁场的数值，计算光在亚波长光栅中的传播和衍射现象。

这可以通过计算光的功率谱、衍射图样等来实现。

6. 迭代计算：重复步骤3到步骤5，直到达到预定的计算精度或计算时间。

亚波长光栅FDTD模拟可以帮助我们理解光在亚波长光栅中的行为，并优化光栅的设计和性能。

这种模拟方法适用于各种亚波长光栅结构，包括表面等离子体光栅、光子晶体光栅等。

亚波长光栅的原理及应用

亚波长光栅的原理及应用亚波长光栅是一种特殊的光学元件，其工作原理是基于亚波长结构的作用，能够在非常小的体积内实现高效率的光学功能。

在亚波长光栅中，光通过光栅发生衍射，产生干涉效应，从而实现对光的操控。

它的应用非常广泛，包括传感领域、信息处理、光学器件等。

亚波长光栅的原理主要基于两个重要概念：光的衍射和亚波长结构。

光的衍射是指光通过光栅时发生的现象，由于光波的特性，当它遇到物体时会发生弯曲和折射，从而形成光的衍射。

光经过光栅后，有部分光正好符合相长干涉的条件，使得光在某些方向上增强，形成明亮的光斑，而在其他方向上出现相消干涉，形成暗斑。

这样的光栅被称为衍射光栅。

亚波长结构是指光栅的周期小于光波长的情况。

当光栅的周期比光波长小得足够多时，可以出现一种称为“超衍射”的现象。

超衍射是指当光波通过亚波长结构时，会发生比传统衍射更强烈的光的折射和散射现象。

这种折射和散射可以使得光束在非常小的体积内实现高度分辨率的光学功能。

亚波长光栅的应用非常广泛：1. 传感应用：亚波长光栅可以用于制造传感器，例如温度传感器、化学传感器等。

由于亚波长光栅具有高分辨率的优势，可以用来检测微小变化，从而实现对各种环境变量的精确测量。

2. 信息处理：亚波长光栅可以用于制造光学芯片，可以实现光学信号的处理和传输。

这种光学芯片可以用于光纤通信、光学计算等领域，具有传输速度快、信息处理能力强等优势。

3. 光学器件：亚波长光栅可以用于制造各种光学器件，例如偏振器、分光镜等。

这些光学器件可以用于改变光的偏振状态、分离不同频率的光等，实现对光的精确操控。

4. 成像技术：亚波长光栅可以用于制造高分辨率的成像器件，例如衍射光栅、光学透镜等。

这些器件可以用于改善成像质量、增加成像分辨率，对于医学成像、高清摄影等应用具有重要意义。

总结来说，亚波长光栅是一种基于亚波长结构的光学元件，能够在非常小的体积内实现高效率的光学功能。

它的原理是基于光的衍射和亚波长结构的相互作用。

简述亚波长光栅到超构光栅

简述亚波长光栅到超构光栅从基于传统几何光学元件如棱镜、透镜等实现光束方向改变或聚焦，到基于光学衍射元件如菲涅尔透镜、衍射透镜等实现光束的波前调制，在这其中，周期性结构光栅发挥着重要作用，利用衍射光栅的多级次衍射现象，如图1（a）所示，尤其是随后延伸而来的闪耀光栅、达曼光栅、中阶梯光栅等的出现，带来了许多高效及新颖的光束调控光学器件，并应用于光谱仪、滤波器、光热吸收器等不同光学器件上。

但是，传统的几何及衍射光学元件对光束的操控都依赖于材料的折射率及传输过程的相位积累实现，一方面，这导致光学元件不利于扩展到集成应用和微纳应用；另一方面，只能实现电磁波的相位和振幅在自由空间的调控，限制了其应用潜能和范围。

图1：不同尺度下的介质光栅(a)衍射光栅；(b) 共振 (亚波长) 光栅；(c) 等效介质薄膜随着微纳光子学的发展及其制备技术的进步，微纳尺度的光学结构如光学微腔、波导结构、光子晶体、超构表面等能够在微纳尺度实现对光的传输与调制，推动了光子学集成化的发展。

为了满足应用需求而随之发展的严格分析理论和设计机理促进了光束调控效率和性能等指标的提高。

在其中，称周期常数小于工作波长的周期性光栅为亚波长光栅，如图1（b）（c）所示。

随着共振现象的发现与严格电磁波理论方法的发展，科学家们广泛地研究了亚波长光栅的独特特性，并将亚波长光栅应用于各种光学器件的设计中，逐渐形成了光栅分析模型的成熟理论体系。

近20年来，由亚波长人工设计原子 (meta-atoms) 构建的超构材料(meta materials) 的发现带来了与自然材料所不具有的现象和功能，如负折射、隐身等等。

进一步，将超构原子在二维上排列所组成的超构表面(metasurfaces)，则因其超薄的平面结构和丰富的光束调控特性而备受关注。

通过对金属微纳天线或介质颗粒及柱形结构的散射特性研究与结构设计，可以对传输电磁波在振幅、相位、偏振甚至频率等各个自由度进行任意调制，并将这种微纳结构应用到各种光学元件中。

亚波长金属光栅波导结构

亚波长金属光栅波导结构
亚波长金属光栅波导结构是一种利用亚波长金属光栅进行波导的光学结构。

它由亚波长金属光栅和两侧的介质层组成，通过控制光在介质层和金属光栅之间的传输，实现光的控制和调制。

这种结构的关键在于金属光栅的周期性排列，周期小于光波长，因此被称为亚波长金属光栅。

金属光栅的表面等离子体共振效应可以实现对光的限制和传输，使得光能够在金属光栅和介质层之间高效传输。

亚波长金属光栅波导结构在光学器件、光通信、传感等领域具有广泛的应用前景。

例如，可以利用这种结构制作表面等离子体共振传感器，用于检测生物分子、化学物质等。

此外，这种结构还可以用于制作光调制器、光开关等光学器件，实现高速光信号处理和光通信。

总的来说，亚波长金属光栅波导结构是一种具有重要应用价值的光学结构，其研究和发展对于推动光学领域的发展具有重要意义。

亚波长介质偏振分束光栅的衍射特性

亚波长介质偏振分束光栅的衍射特性
赵华君
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2008(20)10
【摘要】采用严格耦合波理论并结合矩阵LU分解法,分析了亚波长介质光栅的刻槽深度、占空比、入射角、入射波长等参数对TE偏振和TM偏振0级衍射效率的影响.结果表明:在1 550 nm波长处,出现瑞利反常现象.由此提出利用瑞利反常现象设计工作波长为1 550 nm的偏振分束光栅,通过优化设计确定了最佳设计参数,即光栅周期为λ0/2,瑞利入射角为30°,刻槽深为0.9λ0,占空比为0.5.结果表明,参数优化后的偏振分束光栅可以使TE偏振0级反射波和TM偏振0级透射波同时达到近100%的衍射效率.
【总页数】4页(P1629-1632)
【作者】赵华君
【作者单位】重庆文理学院,电子电气工程学院,重庆,402160
【正文语种】中文
【中图分类】O436.3;O636.1
【相关文献】
1.氮化镓亚波长光栅偏振分束器的设计与分析 [J], 李坤;胡芳仁;沈瑞;高律;周叶
2.基于亚波长多齿光栅结构的双功能偏振选择分束器的研究 [J], 马林飞;肖文波;吴华明;徐欢欢;肖永生;黄丽贞;段军红;;;;;;;
3.偶数束亚波长Dammann光栅结构的矢量衍射优化设计 [J], 张军;颜树华;周春雷;沈少伟;李锷;童慧鹏
4.基于亚波长偏振光栅的偏振光分束器设计 [J], 赵华君;袁代蓉;乔闹生;冯国英
5.亚波长周期结构抗反射介质光栅的衍射特性 [J], 曹召良;卢振武;李凤有;任智斌;刘玉玲
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基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器结题报告

基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器结题报告全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：结题报告一、项目概况本项目是基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器的研究，旨在利用亚波长光栅技术在硅基片上实现模式复用器，以提高光通信系统的传输效率和容量。

本项目由XXX大学XXX教授领衔，经过X年的研究，取得了一定的进展和成果。

二、研究背景亚波长光栅是一种新型的光栅结构，可以实现超高的光波导集成度，大大提高了光器件的性能。

利用亚波长光栅技术在硅基片上实现模式复用器是一种非常具有潜力的研究方向。

三、研究目标本项目的研究目标是设计并实现一种基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器，实现多个模式信号的同时传输，提高光通信系统的传输效率和容量。

通过优化设计和制备工艺，实现器件性能的最大化。

四、研究内容1.设计亚波长光栅结构，实现光波导的集成度优化。

2.制备硅基片，表面清洁处理，沉积二氧化硅膜。

3.制备亚波长光栅结构，实现模式复用器。

4.测试器件性能，包括传输效率、色散特性等。

5.优化设计和制备工艺，提高器件性能。

五、研究成果六、研究展望本项目的研究成果为硅基光器件的发展提供了新的思路和方法。

未来，我们将继续深入研究，进一步优化设计和制备工艺，提高器件性能。

我们还将探索更多的应用领域，拓展硅基光器件的潜在市场。

七、总结结束。

第二篇示例：随着通信网络的快速发展，数据传输需求不断增加，传统的光通信系统已经无法满足高速、大容量、低功耗和低成本的要求。

研究人员一直在寻找新的光通信技术来提高其性能。

基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器是一种新型的光通信技术，可以有效地提高光通信系统的性能。

在过去的几年里，团队在基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器的研究上取得了一系列重要的进展。

本文将介绍这项技术的基本原理、制作过程和性能特点，并对未来的研究方向进行展望。

基于亚波长光栅的硅基片上模式复用器是一种利用亚波长光栅控制和调制光波导中的模式耦合的技术。

通过亚波长光栅的设计和优化，可以实现多个波长的模式耦合和复用，从而提高光通信系统的传输效率和容量。