亞波長介質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)展和微光學應用領域的拓寬，微光學器件的特征尺寸不斷縮小，亞波長光柵（SWG）應運而生，其偏振特性類似單軸晶體的雙折射效應，這說明SWG將能夠實現(xiàn)雙折射材料具有的光學功能，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光柵的寬光譜消色差相位延遲器為研究對象，基于嚴格耦合波理論對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）進行了分析，以90°的相位差為適應度評價函數(shù)，利

2、用遺傳算法的工具箱對光柵結構參數(shù)進行自動尋優(yōu)，從而得到最優(yōu)光柵結構參數(shù)，以實現(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：首先分析亞波長光柵和介質膜光柵的衍射特性，對其理論分析過程進行了詳細的闡述；其次針對相位延遲器中常用的1053 nm和1550 nm兩個中心波長，基于上述優(yōu)化設計方法，設計了三種光柵結構實現(xiàn)寬光譜1/4波片消色差相位延遲，獲得了以下研究結果：（1）以1550 nm為中心波長，采用單層光柵結構，

3、實現(xiàn)了1350~1750 nm范圍內，TE波和TM波的相位延遲量控制在90°±2°，衍射效率在80%以上，帶寬可達到400 nm；（2）以1053 nm為中心波長，設計了夾層式的亞波長金屬介質膜光柵結構，帶寬為300 nm范圍內相位延遲量在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，設計了多層金屬介質膜光柵（MMDG）的消色差相位延遲結構，優(yōu)化后的相位延遲器在900~1200