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摘要 Qv`: E j{'_sI {{ 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。 ;5.<M<PH Lyf5Yf([-  8AuE:=?,, 概述 (7N!Jvg9 $f _C~O
4JU 2x
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 1Jdx#K
•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。 4x&Dz0[[S
•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。 QVJpX;u
^pH8 '^n
 SSCs96 H3*] }=
衍射级次的效率和偏振 c ~~4eia) 9-V'U\}L ?hGE[.(eh]
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 |/H?\]7
•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。 g Oe!GnO
•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）。 Qu,R6G
•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。 qjh k#\y
•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。 FNuE-_
 ~;]kqYIJ : .-z! 光栅结构参数 (_!I2"Q* VBix8| T 9%|B9FeJ
•此处探讨的是矩形光栅结构。 m< )`@6a/
•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。 [U",yN]d
•因此，选择以下光栅参数： mv #hy
- 光栅周期：250 nm |&{S ~^$
- 填充系数：0.5 j'U1lEZm2
- 光栅高度：200 nm x>B\2;
- 材料n1：熔融石英 Ha|}Oj
- 材料n2：TiO2（来自目录） h@NC#Iod
8#lq:  qbD
7 \% $pAJ$0=sw 偏振状态分析 GC7 WRA A-:k4] {%P lq "X_M$
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 g hmn3
•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。 pZlsDM/=
•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。 H7.l)'
ohq Thl
 aQ $sn<-l I=#`8deH( 产生的极化状态 R'`'q1=R w EM=Tr/h
 ]b; m~|9  8ta @@h
#+l`tj4b/ 其他例子 ,lA @C2 c bA,Zfsr6# [
5}Q
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 7`;f<QNo
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 m N}szW,
j\IdB:}j  a{r"$>0 QK+,63@D\= 光栅结构参数 #f) TAA 7~QI4' e D 0xQXC3$`
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 c/tB_ ]
•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。 h#O9TB
•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。 $'3xl2T
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 9/29>K_
 pg4pfi^__V eIalcBY 光栅＃1 5[SwF& zZ
Jg[Ao#,==
 N4C7I1ihq ').) 0; CUI+@|]%
•仅考虑此光栅。 .7^(~&5N
•假设侧壁表现出线性斜率。 3._
ep
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 T9Q3 I
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 aqI"4v]~b
T8z?_ *k w' ( /d r
假设光栅参数： &N/t%q
•光栅周期：250 nm hk4t #Km
•光栅高度：660 nm ? /z[Jx.
•填充系数：0.75（底部） ?$109wZ:9
•侧壁角度：±6° \OV tvJV]
•n1：1.46 i>YQ<A1
•n2：2.08 tj@(0}pi4
0dC5
-/+ 光栅＃1结果 s/IsrcfM &R<aRE:+R K'r;#I|"J
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 V z/w.%_g
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 j
%gd:-tA
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 (~^fx\-S ]q%r2 (y,k  W[O]Aal{ 6K pq~o 光栅＃2 @U ez2?
JyMk @Y
 m g'q-G`\<
1W{ N6+u *pJGp:{6V?
•同样，只考虑此光栅。 h.>SVQ zU
•假设光栅有一个矩形的形状。 ^_bG{du
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Bxm ,?=h
假设光栅参数： ^ b +>r
•光栅周期：250 nm nL:&G'd
•光栅高度：490 nm ZiJF.(JS
•填充因子：0.5 Kt_oo[ey{
•n1：1.46 ?8V.iHJk
•n2：2.08 eA4:]A" [#Y
L_*p 光栅＃2结果 \tI%[g1M
K 4!-%d$ U8Y% rFh1
•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。 luf5-XT
•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 A sD
•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。 R#d~a;j
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 `uMEK>b 文件信息 X=$Jp.
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