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摘要 {\+!@? Ni Q _0Y} 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。 B&E qd qZ6M k9@M  `w
J^ 概述 m:,S1V_jl ErNL^Se1 f H/J8<
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 N> S_Vgk}
•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]/#
•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。 bZ.q?Hlfk
*uq;O*s
 y JJNr]oq ,s*-2Sz
衍射级次的效率和偏振 _S[@d^cY CnT]u U V]V~q ]
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 n .{Ud\|
•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。 SW
^F
•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）。 *TEgV
•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。 fP>*EDn@xg
•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。 Ungex@s_
 ]\ y:AkxhJ 9#CE m &c 光栅结构参数 }6;v`1Hr s3sAw~++ bcp+7b(IB
•此处探讨的是矩形光栅结构。 bF5 mCR:
•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。 s%K 9;(RWI
•因此，选择以下光栅参数： pDlU*&
- 光栅周期：250 nm 0(2r"Hi
- 填充系数：0.5 Gm 0&y
- 光栅高度：200 nm G(2(-x"+
- 材料n1：熔融石英 $n30[P@p;
- 材料n2：TiO2（来自目录） BM_hW8&G
C 'YL9r-G  ]chfa >}tm8|IHoo 偏振状态分析 o&
g0 1t \J>a* h JVy-]
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 << ,YgRl2
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 6 XZF8W
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 D p)5u@I
uA d4 Zz
 1'O++j_%y ]m _<lRye 产生的极化状态 >l & N vhA 4ol
 W$g<nhLK  @+OX1-dd/w
n&? --9r 其他例子 \uT2)X( N ;<j[0~qp: >}& :y{z~
•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。 5%+M:B
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 MGt [zLF9
;}iV`)S  oa4{s&d b- C,2k W`[V 光栅结构参数 nH6Ny :qfP>Ok c7~+ 5
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 >l<`)4*H
•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。 Ev
adY
•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。 ) =KD
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 *]
H8X=[x
 ZtS>'W8l =l7@YCj5c 光栅＃1 kx6AMx!nX
v}v wk8
 rb"J{^ M0+xl+c+ , ".1! [b
•仅考虑此光栅。 ] LcCom:]
•假设侧壁表现出线性斜率。 >(>,*zP<9
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 _,,w>q6K
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 {5% u G2g
FTVV+9.l: s7"NK"
假设光栅参数： Pv- i.
•光栅周期：250 nm /2%6 46
•光栅高度：660 nm qK_jgj=w
•填充系数：0.75（底部） zv~dW4'
•侧壁角度：±6° i?{cB!7
•n1：1.46 z( 00"ei
•n2：2.08 F(!9;O5J]
/0.m|Th'm 光栅＃1结果 {WYJQKs 8 cdBD.sg ZGa;'
•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。 fJiY~mQ
•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。 HLlp+;CF><
•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。 yYdow.b! e7n[NVrX  t<F* ODn ZOAHM1ci 光栅＃2 4l2/eh]Hc(
xF/ u('A
 < 5 ?
~AvB5 {IB}g:
•同样，只考虑此光栅。 vYPZVqF_$
•假设光栅有一个矩形的形状。 TJ _<21a
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ktA 5]f;
假设光栅参数： %1oh+'ES F
•光栅周期：250 nm [}mx4i
•光栅高度：490 nm I_dO*k%l
•填充因子：0.5 # YiphR&
•n1：1.46 o)V@|i0Js
•n2：2.08 8 q}955Nl ij=_h_nA 光栅＃2结果 *eF'<._[U
M:PEY *4H Bu ]PNKIi
•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。 prk@uYCa =
•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。 ^t 2b`n60
•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。 (XU( e
qh]D=i
 iAl.(j 文件信息 *!m\%*y{
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 hFQ*50n} PwC9@c%c
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jD QQ：2987619807 S/2lK* F
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