亚波长硅光栅设计的高效近红外偏振分束器及其特性研究

本文主要探讨了亚波长光栅在近红外波段偏振分束器设计中的应用。作者郭楚才、叶卫民、袁晓东和曾淳季家针对单层亚波长硅光栅结构进行了深入研究，这种结构能够在45°入射角附近实现对TE（垂直极化）光的高效反射和对TM（水平极化）光的高透射。设计原理基于亚波长光栅的泄漏模共振效应和类布儒斯特效应，这两种效应使得光在特定条件下能够有效地按照偏振方向分离。 散射矩阵方法和时域有限差分法是设计与分析偏振分束器的关键工具，前者用于解析地处理光的相互作用，后者则通过数值计算模拟光的行为。研究结果显示，该偏振分束器在1390~1600纳米波长范围内表现出极高的反射与透射消光比，超过100，显示出优秀的性能。此外，它还展现出良好的入射角度容错性，即使在有限尺寸的高斯光束入射下，也能维持稳定的工作性能。 关键词如“光栅”、“偏振分束器”、“散射矩阵方法”、“亚波长光栅”、“泄漏模共振效应”和“类布儒斯特效应”凸显了论文的核心技术领域。整个研究不仅有助于理解亚波长光栅在光学器件中的潜在应用，也为设计更高效的近红外波段偏振分束器提供了理论基础和技术路径。这一成果对于光学通信、传感器、以及可能的量子信息处理等领域都具有重要意义。