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摘要 6UG7lH!M 0hn N>? 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。 Jv %, v? t Q385en  x?9rT 0D 概述 <[@AMd S X&8&NkH %(MaH
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。
ztKmB
•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。 W Id"2W3M
•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。 z8G1[ElY
[KLs}
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 X 9K@mX [`BMi- WQ
衍射级次的效率和偏振 O; 7`*}m >k" Z'9 l R?b3G4~
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 Ly"u }e
•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。 +3dWnBg?
•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）。 ] B/Gz
•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。 {`2! 3= "
•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。 _ [su?C
 Hm!ffqO_ 9E5Ec~l 光栅结构参数 9fj3q>Un, gHpA@ jdC* 2a|9D \
•此处探讨的是矩形光栅结构。 thy)J.<J
•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。 t gSl (.
•因此，选择以下光栅参数： {}kE=L5
- 光栅周期：250 nm d]{wZ#x
- 填充系数：0.5 >?aPX C
- 光栅高度：200 nm 2$ ?bLvk
- 材料n1：熔融石英
YRa{6*M
- 材料n2：TiO2（来自目录） 0tyoH3o/d
_&)^a)Nu  K X D&FDkF :,Z'/e0& 偏振状态分析 3 eT5~Lbs ]CHO5' %,$ ySAkj-< /P
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 (k/[/`3ST
•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。 N3O3V5':!
•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。 UKX9C"-5v
d5Hp&tm
 o81RD#>E) ,' VT75 产生的极化状态 eB%hP9=:x +yYxHIOZ(
 H @ Yj  $WmB __
omz%:'m`~ 其他例子
r& `o/G0~T) `W>cA64 o
•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。 )45~YDS;t
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 RP[^1
*nS}1(u]  j11FEE<W WXHvUiFf 光栅结构参数 )gF>n NE N{+6 V`\ o]T-7Gs4p
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 stGk*\>U'
•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。 t&|M@Ouet
•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。 JTGA\K
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 >A&D/k MO
 5SV w71 * P"*#mH[W| 光栅＃1 % !P^ se
X %(1C,C(
 WO;2=[#O; *<HA])D, v7-z<'?s~
•仅考虑此光栅。 .X1xpi%
•假设侧壁表现出线性斜率。 <S[]VXy
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ;]gj:6M
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 +"} #4
xWRkg $A EBQ,Ypv
假设光栅参数： \B/!}Tn;
•光栅周期：250 nm 0G;
b+
•光栅高度：660 nm S? Y%}
•填充系数：0.75（底部） N>V\
•侧壁角度：±6° %"[`
•n1：1.46 (#e,tu
•n2：2.08 y26?>.!
~K$dQb]) 光栅＃1结果 ]g] ]\hS \9t/*%: ZuLW%z.
•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。 op8[8 pt%
•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。 g9~QNA
•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。 P>U7RX
e xaN[ru@  bU$f4J evSr?ys 光栅＃2 1S{AGgls5
"J(T?|t
 O 'rz
x@*RF:\} ,7:? Du}
•同样，只考虑此光栅。 !8Y $}
•假设光栅有一个矩形的形状。 0{^ 0>H0
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 #i;y[dQ
假设光栅参数： f|+aa6hN
•光栅周期：250 nm +b
sc3
•光栅高度：490 nm '"m-kor
•填充因子：0.5 4`Ib wg6"B
•n1：1.46 %\f<N1~*
•n2：2.08 ]Uj7f4)k `g+Kv&546 光栅＃2结果 \"7U,y',
;$Pjl8\ jp+s[rRc\{
•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。 )z\ 73|w
•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。 W0 + m A
•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。 <Z
j>}
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 (jI _Dk; 文件信息 230ijq3Y G
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 Oa-(Xp,n# !sVW0JS h
Lk lD^AJA QQ：2987619807 0'Uo3jAB
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