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摘要 _rWTw+
L ;h*"E(P p 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。 8trm`?> NK*:w *SOI  \`p |,j 概述 #,Fx@3y\a FQv02V+&< hfP(N_""S
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 b*$o[wO9
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 ]lG_rGw
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 TLR Lng
jb6ZAT<8
 Z =1,<ydKV d@`-!"
衍射级次的效率和偏振 .1l[l5$ *o2_EqXL* kG~ivB}x
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 bN< O<x1j
•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。 n^I|}u\
•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）。 ZFd{q)qe
•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。 *1;L,*J"|
•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。 $$) <(MP3
 [j mAMF<F [jG uO% 光栅结构参数 P89Dg/P PT= 2LZ Qcy+ {j]
•此处探讨的是矩形光栅结构。 _^,[wD
•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。 _cnrGi}T
•因此，选择以下光栅参数： kB!M[[t
- 光栅周期：250 nm J>& dWKM3
- 填充系数：0.5 u]+ +&~i
- 光栅高度：200 nm LO Yyj?^7
- 材料n1：熔融石英 4'u|L&ow
- 材料n2：TiO2（来自目录） tL
9e~>,`
NJz*N%VWD  !{|yAt9kP 2oNPR+
- 偏振状态分析 u6CM RZ$ kk>0XPk T<_1|eH
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 Zzzi\5&gU
•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。 {pi 67"mYp
•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。 FnU{C= P
K <fq=:I3
 MYW 4@# bB [*\ 产生的极化状态 }F9?*2\/ EJiF_
 F b`7 aFIf  [&k& $04_
d+wNGN 其他例子 OAQ O J' & m ";D 5&7?0h+I
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 (Su2 \x
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ^[,1+ WS%
W,e KQV<j  M}RFFg &|,qsDK( 光栅结构参数 c`[uQXv Vu8-Cy>Q? k?*DBXJv
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 97=YFK~*
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 FWx*&y~$
•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。 ~+ NFWNgN
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 "7u"d4h-:(
 za 4B+&JJ
OCoRcrAx 光栅＃1 ;@UX7NA
Q\th8/ /
 g 0 _r < EE+
S#z 2ZFK jj
•仅考虑此光栅。 Gt *<?
•假设侧壁表现出线性斜率。 rcb/X`l=
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 "I 1M$^8n
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 $ {H&Q*
UyfIAC$S RwLdV+2\R`
假设光栅参数： }qX&*DU_@
•光栅周期：250 nm IpVwn Nj!}
•光栅高度：660 nm %>}7 $Y%
•填充系数：0.75（底部） !E S#::;z?
•侧壁角度：±6° ~.=!5Ry
•n1：1.46 {xx;zjt%}}
•n2：2.08 wOl -iN=
CX2q7azG 光栅＃1结果 PL2Q!i`[o D,R2wNF ])";Z
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 RJm8K,3#
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。
"S} hcAL/
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 N= q29JU .j@n6RyN  Ljs(<Gm )- EJ|ZZYke! 光栅＃2 u, k8i:JY
WmBnc#>gK
 Sgk{NM7|k
h | S~9kp?kR$
•同样，只考虑此光栅。 uy%PTi +A
•假设光栅有一个矩形的形状。 ~./u0E
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ZuV
假设光栅参数： yKy)fn!
•光栅周期：250 nm {oC 69n:
•光栅高度：490 nm 5~6y.S
•填充因子：0.5 `I:,[3_/
•n1：1.46 Ss/="jC
•n2：2.08 eWs^[^c.< /]>{"sS( 光栅＃2结果 ?Qp_4<(5
I!#^F 1p1 7oSuLo=
•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。 7!r`DZ"yF
•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。 AFA*_9Ut
•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。 AH,F[ vS
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