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摘要 (9_e >2_ daJ-H 光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 Ae zXou& J; Xz'0  I%*Z j,> 概述 kV%y%l(6 a#Gq J?nY 4qR Q,g{$T
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 2xBGs9_Y
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 Cu<ojN- $
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 8-6{MJ?F
vjWgR9 4/{
 sh3}0u+ }33Au-%*
衍射级次的效率和偏振 Ds5&5&af 8>+eGz| mYRR==iD L
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 B>L^XGq
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 ky"7 ^
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 au~gJW-
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 yf>,oNIAg
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 o%Q'<0d
 Dp'af4+%$ LYKm2C*d 光栅结构参数 l%w|f`B: L7'n<$F *g.,[a0
•此处探讨的是矩形光栅结构。 r2`?Ta
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 !}m 8]&
•因此，选择以下光栅参数： KA[Su0
- 光栅周期：250 nm F&Z>B};
- 填充系数：0.5 lsxii-#O
- 光栅高度：200 nm [qo* ,CRz
- 材料n1：熔融石英 cW>`Z:6{K
- 材料n2：TiO2（来自目录） XwGJ 8&N
%tjEVQa  7P(:!ce4- PkO(Y! 偏振状态分析
KX@Fgs _J`M>W)8 N4FG_ N
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 ku=q:ry O
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 p[I gnO
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 uu #+| ZD
A]slssE+
 XiUsaoQm3 C_;6-Q%V 产生的极化状态 <Z wEdq Z.:A26
 9EQ,|zf'  <]J5AdJ
{K}+$jzGVt 其他例子 OTm"Iwzu@ R2gax; >m46tfoM
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 R 1\] Y
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 !ym5' h
JD .z}2+
D-/A> $NSYQF%aO 光栅结构参数 awtzt?VtLh 'McVaPav dWEx55>,1
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 q2 Dg~et
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 ZGBcy}U(k
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 2^:nlM{u
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 (' Pd
GV4V
 / ffWmb_4 1,,: 4 *) 光栅＃1 NH!! .Z"
fNumY|%3
 }r[BME ny0`~bl{p $$w 1%#F =
•仅考虑此光栅。 >U]. k8a)
•假设侧壁表现出线性斜率。 e 78 }
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 x3
<Lx^;
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 j(hC't-
T/nRc_I+^B KA7nncg;,
假设光栅参数： w ;O '6"
•光栅周期：250 nm ]cK@nq)
•光栅高度：660 nm )XWL'':bF
•填充系数：0.75（底部） q^)(p'
X
•侧壁角度：±6° %\u>%s <9
•n1：1.46 v}U;@3W8U
•n2：2.08 /nNHI34
sT ONkd 光栅＃1结果 z'o+3 zq^ 7UiU3SUcg Wh7nli7f_
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 {$JIR}4S
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 H}/1/ 5 L
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 'DPSM?]fA x
:s-\>RcA  )deuB5kz OmW|\d PU 光栅＃2 {Ffr l(*
uQ}kq7gd
 .#SWfAb2h
fQ@["b k 'o?/
•同样，只考虑此光栅。 Gvw el!6
•假设光栅有一个矩形的形状。 bk|>a=o3
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ]`x~v 4JU
假设光栅参数： ]dH; +3 }
•光栅周期：250 nm ? :,j9:m?
•光栅高度：490 nm
zcc]5 >
•填充因子：0.5 fjf\/%
•n1：1.46 xE:p)B-]
•n2：2.08 Ag-*DH0 H"s ey +- 光栅＃2结果 &j $ k58mX
q>?oV(sF i=+ "[ h^
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 59|Tmf(dS;
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 IcN|e4t^J+
•与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 3:r;(IaX
%~@}wHMB
 t_3XqjuA 文件信息 3s +D
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 }\B6d\ k q;U[f6JjE
}Q*8QV QQ：2987619807 awUIYAgJ3
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