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摘要 GvtK=A$b i$kB6B#== 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。 3I 0pHP5 b36{vcs ~  Bw;isMx7 概述 (Z<@dkO?) b_s asZo <VZ43I
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 82FEl~,^E
•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。 e6p3!)@P1
•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。 k
(AE%eA
faO iNR7;h
 GP+=b:C{E *Xnf}Ozx
衍射级次的效率和偏振 gw)z*3]~s {N ]WVp*R 4L>8RiiQE;
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 XW aa`q
•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。 gq?O} gV 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）。 yr'-;-u
•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。 _N;@jq\q
•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。 Gy L9}
 _1)n_P4 "]j N'N(. 光栅结构参数 7= G6ao7 a=$ZM4Bn XHv
m{z=
•此处探讨的是矩形光栅结构。 {ccc[G?>.Q
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 8b0j r t
•因此，选择以下光栅参数： 2<*"@Vj
- 光栅周期：250 nm
!RJ@;S
- 填充系数：0.5 Ch{6=k bK
- 光栅高度：200 nm 0Y!"3bw|
- 材料n1：熔融石英 !84Lvg0&
- 材料n2：TiO2（来自目录） ,R=!ts[qi
z:S:[X 0  ^+-QY\N
j hqeknTGsIn 偏振状态分析 1D [V{)# ! Gnm<|. mNC?kp
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 1Px Rj
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 6 w d
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 2Bi ]t%<{
b)a5LFt|
 <mP _K^9c tX%
C5k 产生的极化状态 6Z1O:Bou ,X|FyO(p
 _S[@?]=`b  n<|8Onw
'` k 其他例子 27R4B
O V|A.M-XLv4 8 Y %
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 ]u<U[l-w
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 b&A/S$*
\RDqW+,  -hfDf{QN rhzI*nwOT 光栅结构参数 5Bq;Vb 8~qpOQX^V f4\F:YT
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 |H=5Am
•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。 fN{wP,jI
•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。 O:+y/c
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 u`B/ 9-K)y
 1xtS$^APcd ZwxEcs+UM 光栅＃1 b"@-9ke5I
!M }-N
 _ \+0e:Ae #2\M(5d *fd:(dN|
•仅考虑此光栅。 5Th\wTh04
•假设侧壁表现出线性斜率。 G ~_eBy
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 qDg`4yX.}
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 .rg "(I
+R$;LtR ^4JK4+!Zfq
假设光栅参数： rx]Q,;"
•光栅周期：250 nm h`Ej>O7m
•光栅高度：660 nm 6qV1_M#
•填充系数：0.75（底部） f7 ew<c\
•侧壁角度：±6° F*z>B >{)
•n1：1.46 X`L v}6}xT
•n2：2.08 L#D)[v"
9J M f
T] 光栅＃1结果 Pvv7|AV
`{yD\qDyX W#d'SL#5
•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。 Z @m5hx&
•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。 U1yspHiZ
•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。 ~yngH0S$[b d hg($m  we}5'bS> ^755 LW 光栅＃2 ELG{xN=o
t
~]'
{[F
 &f A1kG%
[$>@f{: Pr1OQbg]8
•同样，只考虑此光栅。 s)'+,lKw
•假设光栅有一个矩形的形状。 BB/c5?V
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 I8 W9Kzf
假设光栅参数： 0aGauG[
•光栅周期：250 nm K)Ya%%6[U#
•光栅高度：490 nm Q[!?SSX%
•填充因子：0.5 cy8r}wD
•n1：1.46 0ikA@SAq
•n2：2.08 MD 0d bLg gh]Fh 光栅＃2结果 ~T._ v;IT
iF: NDqc /K,@{__JP
•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。 Zic:d-Q47
•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。 Uu`}| &@i
•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。 ;8]Hw a1!
mCI5^%*0jQ
 s }^W2 文件信息 /byF:iYI
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aO:A pOAO QQ：2987619807 #)T'a
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