本文摘要：近期，中国科学院上海光学精密机械研究所发文称之为，该所信息光学与光电技术实验室研究团队在基于修改模式方法的光栅设计方面获得新进展。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所发文称之为，该所信息光学与光电技术实验室研究团队在基于修改模式方法的光栅设计方面获得新进展。明确提出将修改模式方法应用于多层介质光栅设计，并顺利设计了－2级高效率的超宽带低容差的散射光栅。涉及成果于3月15日在线公开发表于《IEEE光子技术快报》（IEEEPhotonicsTechnologyLetters）。

光栅在光谱分析、极强、超快激光、高端光刻、偏移测量、天文测量等领域具备不能替代的起到，也是取决于一个国家高精密光学技术领域发展水平的最重要标志之一。传统的光栅设计都是针对光栅的负一级展开优化设计，但是光栅的辨别能力同光栅散射级次成正比，级次越高，辨别能力越高。

为了提升光栅的辨别能力，制作高级次的中阶梯光栅是最常用的方法，但该方法由于级次数量众多，且生产可玩性大，效率值一般来说只有65％－75％，相当严重制约了其广泛应用。该项研究中，研究人员利用修改模式方法从理论上分析了负二级高效率产生的条件，通过解法色散方程获得各个模式的有效地折射率，对各个传播模式展开分析进而获得－2级高效率的条件表达式和光栅结构的初始参数，并通过严苛耦合波算法和模拟退火优化算法对其参数展开更进一步优化设计，获得了－2级超宽带高效率散射光栅器件。

该结构散射效率最低平均99.58％，并且构建波长从1.454μm－1.531μm和入射角37.32°-43.3°范围内95％以上高效率输入。研究结果表明，该结构某种程度具备优良的容差特性，可行性强劲，合适工业化大批量生产制作。这是首次通过修改模式理论方法分析并设计的多层宽带－2级高效率散射光栅结构，为修改模式理论方法应用于多层结构光栅设计获取了有可能。图1．三层仅有介质矩形光栅示意图图片来源：上海光机所图2．TE偏振入射光下散射效率分别随波长（a）、入射角度（b）变化示意图图片来源：上海光机所涉及工作获得上海市科委、中科院前沿科学重点项目反对。

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