Design, Realisierung und Anwendung hochfrequenter diffraktiv-optischer Elemente und deren Kombination für neue mikrooptische Module

摘要

Das Beugungsverhalten hochfrequenter Gitterstrukturen in dielektrischen Materialien wird mittels rigoroser Beugungstheorien (RCWA, RMA) analysiert und durch Vermessung in die Oberfläche planarer Quarzsubstrate geätzter Gitterstrukturen verifiziert. Für zero-order Gitter erfolgt ein Vergleich mit Ergebnissen der effektiven Mediumtheorie (EMT). Für binäre oberflächenkorrigierte Gitter, d. h. mit rechteckförmigen Stegprofil, werden globale Effizienzmaxima (bis zu 99.99 %) bei Bragg-Einfall in Abhängigkeit der Gitterperiode ausführlich diskutiert. Anwendungen als Strahlablenker, (Polarisations-) Strahlteiler, lambda/4- und lambda/2-Phasenplatte, nanooptischer Schalter und als diffraktiver nanooptischer Isolator werden theoretisch optimiert, die Propagation endlicher Strahlbündel durch derartige Gitterstrukturen wird numerisch simuliert und die Ergebnisse werden experimentell verifiziert.