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摘要 [ w!C*_V 9 Q| ?'(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。 13H;p[$ tww=~ !  kd yAl, 概述 {@3z\wMK$ tZbFvk2 42&v % ;R
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 GQb i$kl
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 vm8$:W2 }
•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。 yO00I `5
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 (~JwLe@a oB
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衍射级次的效率和偏振 qe<Hfp/p F>*{ e Zae.MO^C!
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 \^jjK,OK
•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。 Goxl3LS<
•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）。 @Gt`Ds9=
•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。 3f"C!l]Xu
•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。 `{[RjM`
 SrF x_n e?b)p5g 光栅结构参数 ++b$E&lYU w9MoT.kI} / 2xSNalC
•此处探讨的是矩形光栅结构。 J/ vK6cO\
•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。 qw<HY$3=
•因此，选择以下光栅参数： 7\Co`J>p2
- 光栅周期：250 nm [KSH~:h:NR
- 填充系数：0.5 V,Q4n%h1.
- 光栅高度：200 nm Huc|6~X
- 材料n1：熔融石英 vy [C'a
- 材料n2：TiO2（来自目录） Br!9x {q*
]W/>L dv  Ird|C[la E$A3|rjnoN 偏振状态分析 M/pMs 6 D/CIA8h3 i G#}`
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 vQ1 v# Z
•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。 XRxj W
•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。 B2Z_]q$n*
MG{l~|\x)
 >&Y-u%}U nls 产生的极化状态 ?T!)X)A# cG{L
jt
 vcv CD7MD  6@V~0DG
=^tA_AxVw 其他例子 V
kjuyK l$XPIC~H Yf}xwpuLk
•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。 A%X X5*
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 <CZgQ\Mt
,eRQu.  __Nv0Ru `XKVr 光栅结构参数 p*2 0-!{A <%P 2qgz5 -1u9t4+`
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ~Lz%.a;o
•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。 n B5zNyY4
•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。 GpI!J}~m
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 G8J*Wnwu[K
 ^5; `-Ky gE])!GMM3 光栅＃1 ,|h)bg7.
oM1Qh?
 NxA)@ 9Q Iz@)!3h mJ}opy!{;
•仅考虑此光栅。 >V$ Gx>I
•假设侧壁表现出线性斜率。 VIJ<``9[
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Wl- <HR!n
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 :j^FJ@2_
y[?-@7i SF[FmN!^^
假设光栅参数： )]htm&q5
•光栅周期：250 nm hA1-){aw3q
•光栅高度：660 nm )B$;Vs] @i
•填充系数：0.75（底部） {{yZ@>o6
•侧壁角度：±6° 6 #@ f'~s
•n1：1.46 0#*Lw }qi
•n2：2.08 $O)3 q
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,yd= e}lQx 光栅＃1结果 tjT>V wqH VQ#3#Hj O1'm@
q)
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 \Ae9\Jp8M
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 hC <O`|lF
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 9f+>ix,ek* Av' G B  wU\s ;
dK VVP:w%yW 光栅＃2 /FP5 `:PfL
c%m3}mrb
 \</b4iR)LT
?>"Yr,b ? ig}A9j?]
•同样，只考虑此光栅。 ]n."<qxeT
•假设光栅有一个矩形的形状。 qMt++*Ls
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 6Htg5o|W
假设光栅参数： -#!x|ne
•光栅周期：250 nm DwHF[]v'
•光栅高度：490 nm mE%$HZ}
•填充因子：0.5 )B,|@y nu
•n1：1.46 3 "n\8#X{
•n2：2.08 }v:jncp o]:3 H8 光栅＃2结果 10!wqyj&
`K~AhlJUQ s, k
•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。 |w aIpB(
•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。 1$qh`< \
•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。 D(-y jY8aG
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 g<{xC_J 文件信息 $un?0S
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