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摘要 1l/AKI(! sULIrYRA 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。 #puQi 0A#*4ap  + "cRhVR 概述 O87"[c`> s0cs'Rg xw P I
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 <nDNiM#
•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。 tJ=3'?T_k
•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。 ;asm 0H(
F:M> z=
 R'6@n#: EXA^!/)
衍射级次的效率和偏振 U/ ?F:QD4 T/[f5? p gjW\
XY
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 X<(6T
•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。 vO\:vp4fH
•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）。 ]\A1mw-T
•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。 gU l1CH&
•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。 I q{o-nq
 >s&XX,
w di 7A/ B 光栅结构参数 h`=r )D @-0Fe9 n= \B_i$<Sz
•此处探讨的是矩形光栅结构。 wGg0 hL
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 xEjx]w/&
•因此，选择以下光栅参数： }N ?g|
- 光栅周期：250 nm qQ^d9EK'?~
- 填充系数：0.5 yahAD.Xuo@
- 光栅高度：200 nm 6`acg'sk>
- 材料n1：熔融石英 %/5 1o6a
- 材料n2：TiO2（来自目录） _B)s =Snx
G.E[6G3  ~i% -WX |2O')3p"9 偏振状态分析 j(j#0dXLh C>^,*7dS 0; 7#ji
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 w&%9IJ
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 rn;<HT
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 B `i$Wt<7
u t$c)_
 e,(a6X Oukd_Ryf 产生的极化状态 /0(%(2jIWl _6ZzuVv3/
 I!P4(3skAB  "# !D|[h0
x>v-m*4Z4@ 其他例子 p! _[qs Xh?4mKgu 58: :h. :
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 1w`2Dt
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 =~&VdPZ
; +a2\j+  * r;xw fN@{y+ 6 光栅结构参数 V43TO {? Od{d9 =_l)gx+Y+y
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 lCR!:~
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 8] `Ru5nd
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 PQ$sOK|/
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ?E6^! 4=,
 YlTaN, ?j 5X#E@3g5 光栅＃1 -jB3L:
^ *0'\/N&
 QOH<]~3J @ &pqt6/t Hkege5{
•仅考虑此光栅。 iPvuz7j=h
•假设侧壁表现出线性斜率。 S(
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 le8 #Z}p
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 d1c0l{JV3
/`3 #4= 5- xR?V,uV'$&
假设光栅参数： [*Uu#9
•光栅周期：250 nm BJk
Z2=
•光栅高度：660 nm 2z\e\I
•填充系数：0.75（底部） BEUK}T K4
•侧壁角度：±6° Y1)!lTG
•n1：1.46 Y%@hbUc}x9
•n2：2.08 ~E)fpGJ
pvF-Y9Xb 光栅＃1结果 ?IF) +] LHkQ'O0 /&^W#U$ 4
•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。 MjD75h IZ
•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。 Jxa4hM0
•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。
.X'p q5 2' ] KT Hm  D=+NxR[ wNYg$d0M 光栅＃2 6;iJ*2f5V
4 CrLkr
 2YlH}fnH
]PR#W_&q M'L;N!1A
•同样，只考虑此光栅。 .4-,_`T?
•假设光栅有一个矩形的形状。 Zsx3/}
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 G^;>8r
假设光栅参数： y >+mc7n
•光栅周期：250 nm mb xbEqz
•光栅高度：490 nm ! )pdamdA
•填充因子：0.5 Ef)yQ
•n1：1.46 2VGg 6%
•n2：2.08 'e!J06 g[[;w*;z 光栅＃2结果 )Xt n k
A/}W&bnluD !. T LW
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 5Qh?>n>*
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 :j^FJ@2_
•与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 2%u;$pj
rsXq- Pq*
 )]htm&q5 文件信息 n, i'Dhzk
.@ F]Pht
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