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摘要 yCwBZ/C U^-:qT;CX 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。 MRMsw NQ kXFgvIpg<  {r?O>KDQf( 概述 %oJ_,m_( &}_E~jKK y)0r%=
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 e23}' qb
•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。 {0 IEizQ|i
•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。 .z^ePZ|mV
6}qp;mR
E]
 wf)T-]e u ]lf~EE
衍射级次的效率和偏振 s5_[[:c=^ lfba 9%^q?S/Rv
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 0
XxU1w8\V
•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。 8J-$+ ;
•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）。 .DR ^<Qy
•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。 B[%FZm $`M
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 t :B~P,r
yr9%,wwN J!b
v17H" 光栅结构参数 hsr,a{B%$ gXBC=
?jl 1:h{(
%`&
•此处探讨的是矩形光栅结构。 _Q_"_*e
•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。 L #c*)
•因此，选择以下光栅参数： }pxMO? h$
- 光栅周期：250 nm Z7a~M3VnZ
- 填充系数：0.5 00X~/'!
- 光栅高度：200 nm q1Gc0{+)
- 材料n1：熔融石英 $ lz \t e
- 材料n2：TiO2（来自目录） wl|cipy"
`a2 %U/U  p uEu v6F BQmHYar 偏振状态分析 1AiqB Rs lO&TSPD^ \0?^%CD+@
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 <Yif-9
•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。 \ <b-I
•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。 US3rkkgDO
"& h;\hL
 " |ZC2Zu< +0) s {? 产生的极化状态 hUN]Lm6M }QrBN:a$(
 X!#rw= Q  tl5}#uJ
j:ze5F A+ 其他例子 {6d)|';% TN! 8J=sx. .;nU"
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•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。 qYjR
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 $ <'i+kK
/=4 m4
 0*G
=~: k<xPg5 光栅结构参数 5~)m6]-6 {BB#Bh[ t 6m&+N
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ;>%@
•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。 36MqEUjyB
•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。 3Ov? kWFO
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 u~ [=5r
 nM]Sb|1: +$_.${uwV 光栅＃1 b7;`A~{9v
v',%
 'VVEd[ m+&) eQ: }_,1i3Rip
•仅考虑此光栅。 .%Pt[VQ
•假设侧壁表现出线性斜率。 YK Cd:^u
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 |KH9 81
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 0i%r+_E_
jNjm}8`t l6kq P
假设光栅参数： G!Gbg3:4e5
•光栅周期：250 nm /4K ^-
•光栅高度：660 nm
NW$_w
•填充系数：0.75（底部） <WPLjgtn3
•侧壁角度：±6° 6ooCg>9/Z
•n1：1.46
%4
•n2：2.08 v>S[} du
J9buf}C[ 光栅＃1结果 f&5 '1tG
_c:}i\ 8R VH*4fc T'D
•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。 Lt 8J^}kwl
•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。 V@%:y tDf
•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。 Obj?, O #H8% BZy V  ]|6)'L&]*s hzR1O ( 光栅＃2 TDqH"q 0
qhE1
7Hf
 98 Dg[O
@cc4]>4 yAyq-G"sO
•同样，只考虑此光栅。 4xYW?s(
•假设光栅有一个矩形的形状。 gjbSB 6[
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Y: ;]qoF
假设光栅参数： DERhmJ;>H
•光栅周期：250 nm 6 $ .I>8n
•光栅高度：490 nm ; fOkR+
•填充因子：0.5 q`u ^ sc
•n1：1.46 A3su!I2S
•n2：2.08 Pjvzefp %qI.Qw$ 光栅＃2结果 =PQMd
Gt|m;o 39!$x [
•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。 Ekl cnM|6
•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。 'c6t,%
•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。 )0\"8}!
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文件信息 :b~5nftr
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t 5M"M{V QQ：2987619807 AJJa<c+j
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