高效率金属介电反射光栅的设计方法

摘要

一种高效率金属介电反射光栅的设计方法，金属介电光栅的结构为熔融石英基底上依次镀上铬膜、金膜和熔融石英膜，在熔融石英膜层上刻蚀矩形槽光栅。将金属介电反射光栅分为顶部透射光栅和由连接层、金属层、基底组成的高反射率的反射镜两个部分。使用简化模式方法给出计算顶部光栅深度，计算宽带高效率所需的占空比。根据干涉原理选择连接层的厚度，以实现反射镜的最大反射率。该方法具有物理图像清晰，简单适用的优点，对于-1级高效率的金属介电反射光栅及多层介电膜反射光栅的设计均具有指导作用。

主权项

1.一种高效率的金属介电反射光栅的设计方法，该金属介电反射光栅的结构包括在基底(4)上依次镀上铬膜层(3)、金膜层(2)和熔融石英膜层(1)，在所述的熔融石英膜层(1)上刻蚀矩形槽光栅，其中未被刻蚀的熔融石英层为连接层，特征在于该方法包括下列步骤：①该方法将反射式光栅分为顶部具有的熔融石英透射光栅和由连接层、金膜层(2)、铬膜层(3)、基底(4)组成的高反射率的反射镜两个部分，采用简化模式方法利用下列公式计算所述的透射光栅的深度h_r：$h_r=\frac{2l+1}{4}\left(\frac{\lambda }{n_{0\mathrm{eff}}-n_{1\mathrm{eff}}}\right)$其中：n_0eff，n_1eff(n_0eff≥n_1eff)分别为0模和1模的有效折射率，λ表示入射波长，l为非负整数；②根据干涉原理，按下式计算连接层厚度h_c：式中：其中p为一正整数，θ_i为光入射角，u为连接层上表面反射引入的相移，1为下表面反射引入的相移，n₁为熔融石英层的折射率：③透射光栅的周期d，应满足关系式：λ/2＜d＜3λ/2n₁，其中n₁为熔融石英的折射率；④对于宽带高效率反射光栅，还要依据有效模式折射率之差来选所需要的占空比定义为光栅的脊宽与周期之比，即f＝b/d，b为光栅脊宽。