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摘要 ^jZbo { &j"?\f? 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。 ^}o 2 #q=Efn'  dR,fXQm 概述 (hbyEQhF #)O6 5GI S4z;7z(8+
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 `Ggbi4),
•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。 + =</&Tm
•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。 ?0SJfh
Vp DbHAg
 7Ak6,BuI% ]N?kG`[
衍射级次的效率和偏振 / y}xX G_,jgg7 `d}2O%P
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 Vt#.eL)Ee
•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。 Tyx_/pJT
•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）。 h S&R( m
•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。 zQ d
2
•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。 b8 likP"T
 kt:!
7 #@Jq~$N| 光栅结构参数 uK Hxe ~ r;N|) H G^'I+Yn
•此处探讨的是矩形光栅结构。 +23x ev
•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。 3a'<*v<xw
•因此，选择以下光栅参数： VMWf>ZU
- 光栅周期：250 nm t%=tik2|7
- 填充系数：0.5 $xN|5;+
- 光栅高度：200 nm fE
mr^ R
- 材料n1：熔融石英 /k3:']G, s
- 材料n2：TiO2（来自目录） g}c~ :p
KbeC"mi  %EB/b zTU0HR3A 偏振状态分析 Pd Wx|y{% >z@0.pN]7 ]t"Ss_,
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 gg2( 5FPP
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 5r ^(P
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 61 U09s%\0
\'O"~W
 utV_W& EADq C> 产生的极化状态 0o&5 ]lEe nqUV
 PCtzl )  X"%gQ.1|{j
DN6Mo<H 其他例子 {+>-7
9b )8ZH-|N`!E f3y=Wxk[
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 j#4kY R{
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 2D5StCF$O
y?3; 06y|  do'GlU oMC FGzwhgy 光栅结构参数 G 01ON0 P]C<U aW'! pd$[8Rmj_
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 5) X=*I
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 2GG2jky{/
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 S3J^,*'
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ~ a2}(]
 v`T
c}c ' 1_G^w
qk 光栅＃1 ~wdGd+ez
(/$^uWj
 }x ,S% M- {{!-Gr ;hq\
•仅考虑此光栅。 rPm x
•假设侧壁表现出线性斜率。 Q,Eo mt
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Pg{J{gn
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 `WS&rmq &'
noj0F::m`j dc'Y `e
假设光栅参数： qxc[M 8s
•光栅周期：250 nm # f\rt
•光栅高度：660 nm lEBLZ}}\
•填充系数：0.75（底部） NHE 18_v5
•侧壁角度：±6° G#$-1"!`
•n1：1.46 J . <F"r>
•n2：2.08 Iga0 24KR
vih9 KBT 光栅＃1结果 4^d?D!j y1#1Ne_ 2~2 O V
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 /mZE/>&~ ,
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 ),!qTjD
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 =Esa vN xyxy` qR A  _"{Xi2@H d_P` qA 光栅＃2 {.]7!ISl5
!n%j)`0M
 & 5R&k0i r
eJX#@`K rZpXPI
•同样，只考虑此光栅。 qxj(p o
•假设光栅有一个矩形的形状。 wgA_38To
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ! `r$"}g
假设光栅参数： e}W)LP R!
•光栅周期：250 nm k;W
XB|k
•光栅高度：490 nm 5-A\9UC*@
•填充因子：0.5 'hf8ZEW9'
•n1：1.46 "wc<B4"
•n2：2.08 -n;}n:w L 4Po_-4 光栅＃2结果 8cQ'dL`(
d d;T-wa} cc3 4e
•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。 LH6 vLuf
•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。 ~QVH<`sn
•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。 F:ELPs4"
wKHBAW[i]
 Ir]\| t 文件信息 54qFfN8O
:v 4]D4\o
 zBH2@d3W DV{=n C
, u !sjx QQ：2987619807 yDS4h(^
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