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摘要 \pa"%c) N]>=p.#j 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。 Ec!"O3%!M^ f%is~e~wc  =_.l8IYX$% 概述 >{q]&}^U ! j9t*2m[ NW~N}5T
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 7-b d9uVK
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 |kyX3~
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 v [wb~uw\
>8~.wXyoC
 dPW#C5dm m~iXl,r
衍射级次的效率和偏振 C. WX.Je du<tGsy &PR5q 7
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 [>jbhV'
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 t|w_i-&b,
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 Kf bb)?
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 qk%;on&`
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 L O}@dL
 iw3FA4{( &p'Y ^zL - 光栅结构参数 AHD=<7Rs , R k9 N \o z#l'z
•此处探讨的是矩形光栅结构。 w#ZoZZ wh
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 iN bIp"W
•因此，选择以下光栅参数： QE^$=\l0
- 光栅周期：250 nm 9 &$y}Y
- 填充系数：0.5 /j #n
- 光栅高度：200 nm :vmH ]{R
- 材料n1：熔融石英 'j`=if
- 材料n2：TiO2（来自目录） 8v:T.o;<
..IfP@  W,K;6TZhh J9\Cm!H 偏振状态分析 GB23\Yv bZ dNibN 6|gCuT4
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 sfpZc7
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 QJZK|*
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 x)
,eI'mf
57'*w]4f
 G~F b EuEZ D + 产生的极化状态 `
)/vq-9 ~k"=4j9
 B al`y  F8nY V
@D]5c ivm_ 其他例子 >Rl " Jz\%%C
qSM|hHDo)
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 zN[hkmh
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 JYMiLph<
6 ]&O rS[  &u]8IEv}u OTvPU kp* 光栅结构参数 )cX*I gO IQAZuN"< .8 2P(}h
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 Q3XpHnufu+
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 7 !$ Q;A
•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。 >1.X*gi?-
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 Q{ O+
 /74QMx? ;(b 9#b. 光栅＃1 M-$%Rzl_
#%pI(,o=
 ]MqMQLG0t 9Uh"iMB +=>,Pto<
•仅考虑此光栅。 7z%L*z8V
•假设侧壁表现出线性斜率。 5 ) A1\
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 d8DV[{^
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ML} J\7R
M f}~{+ 272 q1~&
假设光栅参数： 9)D6Nm
•光栅周期：250 nm B+$%*%b
•光栅高度：660 nm '@a}H9> }
•填充系数：0.75（底部） 4`lLf
•侧壁角度：±6° B*eC3ok3z
•n1：1.46 OstQqV%@
•n2：2.08 0X Op3
nB_?ckj, 光栅＃1结果 Hf%@3X mbKZJ{|4s [NF'oRRD9s
•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。 :W"~
{~#?
•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。 aKJwofD
•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。 V"[ g.%%Y bc7/V#W  <h!_>:2L $1SPy|y 光栅＃2 DKH-Q(M56
Ij 79~pn
 KsddA
l .(v^3:X UI0( =>L
•同样，只考虑此光栅。 xn? a. 3b'
•假设光栅有一个矩形的形状。
&U{#Kt5q
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Z
EQ@IS:Y
假设光栅参数： XP`Nf)3{Yd
•光栅周期：250 nm FX;QG94!
•光栅高度：490 nm :)8VdWg
•填充因子：0.5 7( #:GD
•n1：1.46 ]v?@g:i E
•n2：2.08 seba9 y
nI[os 光栅＃2结果 l\f*d6o
3t.l5m
Rg5 m\;R2"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。 b es< qy
•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。 36.Z0Z1'F>
•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。 I"xo *}
S};#+ufgTt
 T! uM+6|Y 文件信息 6 [k\@&V-
D,FHZD t
 JX<)EZ!F sZ'nY o
a a<8 ,; QQ：2987619807 t1]K<>g
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