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摘要 3Iua*#<m, b+,' ;bW 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。 ?Q sQnQ wy yWyf  1jCLO} 概述 uH/J] zKR io _1Y ]N FR$:"
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 q_TR q:&.
•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。 ZU85P0
•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。 ?/Bq D;{?I
?a8^1:
 oT^{b\ XN M|6A0m#Q
衍射级次的效率和偏振 3_txg>P" X R+Y= R =5Q]m6-SgV
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 UADFnwR[R
•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。 '3_]Gu-D
•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）。 C3eR)Yh
•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。 &Nj3h( Ll
•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。 s@9vY\5[9
 u\ #"L 5i> $]*o 光栅结构参数
ugo.@
qC}-_u7s =o
Xsb
•此处探讨的是矩形光栅结构。 KB%"bqB|
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 # ,7e
NM"
•因此，选择以下光栅参数： *FC=X) _&W
- 光栅周期：250 nm PUF/#ck
- 填充系数：0.5 ,a gc
- 光栅高度：200 nm mX\T D0$d
- 材料n1：熔融石英 3 DD ML,
- 材料n2：TiO2（来自目录） R<[qGt|L
&=#[(vl  z54EG:x.7^ (5 R?#vj 偏振状态分析 [ JpKSTg[ 86(I ^= "]z-: \ V
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 MZlk0o2
•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。 k%D+Y(WGz8
•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。 F">Qpgt
l7W 6qNB
 }D7I3]2> w S4.8iJ 产生的极化状态 o>/YAX:.!T +)j$|x~(A
 LM}Ib.  *8#i$w11M
O) WC W<p 其他例子 /h*>P:i]. }&n<uUD H m Mb'@
•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。 bKrhIU[
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Fb7#<h
kMtwiB|7j  7Garnd b I9:Cb)hbU] 光栅结构参数 >p.O0G
gg ]@uE #a:[ r :F
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ^@qvl%j
•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。 FI3)i>CnW
•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。 $% 1vW=d
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 m|=H#
 -C<zF`jO <^zHE=h" 光栅＃1 .G+Pe'4a
h\n I!{A0
 2 I&o6 9x? 1RK=,Wx DwrO JIy
•仅考虑此光栅。 R,|d`)T
•假设侧壁表现出线性斜率。 =:/BV=tv
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 z .Y$7bf)
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 P&b19 K'
LxpuhvIO o x%9Ph
假设光栅参数：
F0:A]`|
•光栅周期：250 nm nzmDA6d
•光栅高度：660 nm nv0]05.4
•填充系数：0.75（底部） 7c~u= U"
•侧壁角度：±6° t
0-(U\
•n1：1.46 L3n_ 5|
•n2：2.08 LrAT Sq @
A?`jnRo=\ 光栅＃1结果 *P#WDXRwd 5cEcTJL[C 2 ho>eRX
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 X+~ XJ
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 ND5`Q"k
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 Dgx8\~(E' k<cgO[m  2hee./F` v$=QA:!U 光栅＃2 "3<da* D1
)x] 3Z q
 bO&7-Z~:=
o ,xxh :Dd$i_3=
•同样，只考虑此光栅。
!xwG% {_
•假设光栅有一个矩形的形状。 z
Nl ,
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 YG8>czC
假设光栅参数： D) @YI.T
•光栅周期：250 nm Raw)9tUt
•光栅高度：490 nm |Xw/E) jA
•填充因子：0.5 _$p$")
•n1：1.46 de]z T^&C
•n2：2.08 A"aV'~> FVKW9"AyW 光栅＃2结果 u-1;'a
k64."*X *-12VIG'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。 jA(>sz
•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。 $46{<4.
•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。 NO ]
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 J|3E- p\o 文件信息 unJ R=~E
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