Dankzij het uitstekende verspreidingsvermogen, diffractieroosters spelen een belangrijke rol in wijdverbreide velden, variërend van spectrometers tot tjilpende pulsversterkers. Echter, tientallen jaren van uitgebreid onderzoek naar verschillende breedbandige hoogrenderende resonantieroosters richt zich voornamelijk op de roosters die alleen op -1e orde werken.

Het is bekend dat het oplossend vermogen evenredig is met de bedrijfsvolgorde in vergelijking met klassieke roosters met dezelfde grootte. Het gebruik van op hoge orde gevlamde echelle-roosters is een conventionele methode voor het realiseren van deze hoog-orde werkende roosters. Echter, typische efficiëntie is meestal slechts 65% -75% voor die raspen vanwege ongelijke groefvorm en variaties in groefhoek, wat de prestaties van die echelle-roosters ernstig verslechtert.

Onlangs, een onderzoeksgroep van het Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), Chinese Wetenschapsacademie, heeft een vereenvoudigde modale methode (SMM) voorgesteld die wordt toegepast op breedbandige hoogrenderende roosters. Het resultaat is gepubliceerd in IEEE Photonics Technology Letters .

In dit onderzoek, een drielaagse volledig diëlektrische rechthoekige groefconfiguratie werd geanalyseerd en geoptimaliseerd voor de realisatie van breedbandige hoogrenderende transmissieroosters die werken op de -2e orde onder de tweede Bragg-hoekinval. SMM werd gebruikt voor het analyseren van de transmissieroosters, die niet alleen goed roosterparameters voorspelde om een ​​hoog rendement te realiseren bij de -2e orde, maar onthulde ook het diffractieproces in het roostergebied.

Verder, de rigoureuze gekoppelde golfanalyse (RCWA) en het algoritme voor gesimuleerd uitgloeien (SA) werden gebruikt om de roosterparameters te optimaliseren om meer exacte oplossingen te verkrijgen. De simulatieresultaten gaven aan dat een golflengtebandbreedte van 1.454 m - 1.531 μm en een hoekbandbreedte van 37,32 ° - 43,3 ° kon worden bereikt voor een efficiëntie van meer dan 95% en de maximale efficiëntie zou zelfs 99,58% kunnen bereiken onder een tweede Bragg-hoek bij de golflengte van 1,5 m voor TE-polarisatie.

Dit is de eerste keer dat SMM wordt gebruikt om de breedbandkarakteristiek van meerlaagse roosters onder de tweede Bragg-incidentie te voorspellen. Vooral, het generatiemechanisme van breedbandkenmerken kan worden verklaard door SMM.