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摘要 ,cPkx~w0 /G{&[X<4U 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。 tI"w Vr Kq8 (d`g}  >eEnQ}Y 概述 \)p4okpR dZ.}j&ZH' j/~VP2 R`
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 N/(ofy
•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。 g%+ql[(4
•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。 y9=t; qH@|
AL(n *,
 >).@Nb;e ZUv
ZN f
衍射级次的效率和偏振 gHp'3SnS /L)?> tg B,r5kQI4
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 CQj/e+eE4
•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。 p
. lu4
•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）。 &qNP?>C!=
•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。 =VCi8jDkP
•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。 CM`x>J
 >F,$;y52 +[>y O _} 光栅结构参数 *Ro8W-+ Z@<q/2).| @gs26jX~2}
•此处探讨的是矩形光栅结构。 N-]\oMc2
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 O\LjtMF
•因此，选择以下光栅参数： |* lH9lWJ
- 光栅周期：250 nm BT&rp%NO6l
- 填充系数：0.5 >|v=Ba6R0
- 光栅高度：200 nm l0eANB%Y=@
- 材料n1：熔融石英 jB*9 !xrd,
- 材料n2：TiO2（来自目录） bMSD /L
xAR ^  7yo|ie@S N;e;4,_ n 偏振状态分析 .a
~s_E J&
1X ;5&k /CB1
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 51 6VQ< ?B
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 l*~"5f 03
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 Na~g*)uT$
d,Hf-zJ%~
 _bN))9
3 Ej;Vr~Wi 产生的极化状态 d)`nxnbMeM }`+O$0A
 .d<~a1k  ]hCWe0F
^G ] KE8 其他例子 qkIA,Kgy sV9{4T~ #| ^4n2
-DvG
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 dbf^A1HI
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 u i s:\Uc
9$B)h rJo
?K= gg< Y!K^ -Y} 光栅结构参数 <) >gg! jl dcvW z6GL,wo#
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 YHwVj?6W
•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。 VWnu #_(
•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。 avYh\xZ
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 (E2lv#[
 m)tI :X1`wBu 光栅＃1 :epitpJ
KD[)O7hYC
 Zq2H9^![y~ E
6>1Fm8%V Jgi{7J
•仅考虑此光栅。 $g}/T_26
•假设侧壁表现出线性斜率。 +oxqS&$L
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 'ugR!o1
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 brp N >\
&;uGIk>s xc3Ov9`8%
假设光栅参数： !VJT"Ds_
•光栅周期：250 nm }RC. Q`b
•光栅高度：660 nm VC_3 ll]vr
•填充系数：0.75（底部） (_s !,QUe
•侧壁角度：±6° jS5t?0
•n1：1.46 AOvH&9**
•n2：2.08 +E""8kW- Z
9fr&Yb=_o@ 光栅＃1结果 g:@Cg.q8 b_)QBE9 S% a}ip &
•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。 {<Xo,U7 y
•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。 -Y !=Iw
4
•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。 gvwCo Cbb V.E.~<7D\  ^YB\\a9 D%5 {A= 光栅＃2 B4M'Er{v
R, (+NT$
 hH|XtQ.n^
&`\kb2uep N|^!"/
•同样，只考虑此光栅。 u+, jAkr
•假设光栅有一个矩形的形状。 S4uR \|
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 $7k04e@ ]
假设光栅参数： <T=o]M$
•光栅周期：250 nm nu1 w:
•光栅高度：490 nm .,iw2:
•填充因子：0.5 #!F8n` C-
•n1：1.46 JqH.Qn Kcv
•n2：2.08 ) Sh ;UW @?($j)9} 光栅＃2结果 S+E3;' H
07HX5 Hd p_kTLNZd9
•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。 nG(|7x
•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。 L 5 2z
•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。 r0XGGLFuZl
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