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摘要 NhF"% ~Cyn w( 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。 w}$;2g0=a< UM21Cfqex  *L*{FnsV 概述 awz.~c++ t *Z5 { 152s<lu1Z
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 J[S!<\_!
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 z}$.A9yn
•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。 ".( G,T W
!S GRK01
 I7Abf7>*Q ph!h8@e
衍射级次的效率和偏振 ta x:9j|~ ' T7 3V yqtHlz%
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 U y)pEE u
•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。 +eLL )uk
•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）。 j*f\Z!EeZ
•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。 r[7*1'. p
•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。 T HK^u+~LM
 D97 v fC &l_}yf"v 光栅结构参数 8+Gwv
SD U SsfC
m C e6{E (=R[M
•此处探讨的是矩形光栅结构。 N$ :-q'hX
•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。 P39oHW
•因此，选择以下光栅参数： JdWav!PYm
- 光栅周期：250 nm o :4#Ak S
- 填充系数：0.5 .We{W{
- 光栅高度：200 nm ]8Xip/uE
- 材料n1：熔融石英 ^4<&"ao o
- 材料n2：TiO2（来自目录） >$r o\ /
A
=&`TfXu  mWn0"1C 1B~Z1w 偏振状态分析 q68m*1 ?y * y wr_9 TK~ KM
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 d(b~s2\i
•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。 ST g}
Z
•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。 $2}%3{<j
08%Bx~88_%
 7+X~i@#rU &Ll&A@yU 产生的极化状态 #ZnNJ\6 SdnO#J}{
 0B}2~}#  S9%,{y
+~y>22Zfg 其他例子 =1
S%E |~18MW Mto OIkQ
•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。 ! gfd! R
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 DpT$19 Q+
F=#V/ #ia  -g|ji. "{t]~urLd 光栅结构参数 +#< Z/ "Y- WY,H *8)va
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 M#m;jJqON
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 )1 HWD]>4
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 L*vKIP<EMM
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 _ F|}=^Z`
 T"gk^. r=54@`O! 光栅＃1 apfr>L3
n%4/@M
 ;G3?Sa7+ ?~yJ7~3TS< YV@efPy}n
•仅考虑此光栅。 x7G*xHJ
•假设侧壁表现出线性斜率。 _ u~0t`f~
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 FC+h
\
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 2 \gIjXX"
%NC/zqPH~ \/V#,O
假设光栅参数： P*VZ$bUe5@
•光栅周期：250 nm WLfDXx 2A
•光栅高度：660 nm r `h".=oD
•填充系数：0.75（底部） <c!gg7@pm
•侧壁角度：±6° 2' ^ 7G@%
•n1：1.46 j F/S2Ty2
•n2：2.08 0 ]L
8?YeaMIBB 光栅＃1结果 _5x]BH 6f :g^
mg-8 BHZhdm@),
•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。 <1<xSr
•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。 S9r+Nsn
•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。 .q[}e);) ylQj2B,CB  `<M>"~W
uKvdL
" 光栅＃2
P +OS
c$tX3ug6I
 {P_ 7AM
yTZ o4c " n^O!93a
•同样，只考虑此光栅。 zR]!g|;f
•假设光栅有一个矩形的形状。 W\;|mEEu
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 cY kb3(
假设光栅参数： %b4tyX:N0
•光栅周期：250 nm FU>K iBV#
•光栅高度：490 nm DZ\K7-
•填充因子：0.5 $gD8[NAIx=
•n1：1.46 VO=Ibu&X
•n2：2.08 dl6U]v= V %D1Q}X 光栅＃2结果 n \JI7A}
v}d)uPl} ; ctjQBWE
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 `M 'tuQ
M
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 ?# _{h
•与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 U"+W)rUd
x|G
:;{"+6
 *L$_80 文件信息 72yJv=G
f86Z #%
 .8!\6=iJB } e+`Kxy
l!&ik9 m QQ：2987619807 ]W`?0VwF
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