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摘要 aWLA6A+C& J?Q@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。 QL2 LIs &A/b9GW^-  Q($@{[ lT 概述 Ers JWp p`U# g?}h*~<b
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 SnvT ! ca
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 " ~6&rt
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 ix?Z :pIS0
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 ?aTC+\= VRY@}>W'
衍射级次的效率和偏振 hmb=_W #zSNDv` _x!/40^G
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 }PD tx:T-
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 -(%Xq{
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 c1*^
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•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 hA&m G33
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 K h&a# ~c
 33hP/p% m<cv3dbZo 光栅结构参数 9 v
,y E J6|y' iQCs 8hIR
•此处探讨的是矩形光栅结构。 OMYbCy^
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 vZ=dlu_t
•因此，选择以下光栅参数： ^tjM1uaZ5(
- 光栅周期：250 nm ^QHgc_oDm
- 填充系数：0.5 = 4'r+2[
- 光栅高度：200 nm +f_3JL$
- 材料n1：熔融石英 H 6 $ pA^
- 材料n2：TiO2（来自目录） r>"l:GZ
w5Ucj*A\  biQ~q $E { K/xI 偏振状态分析 O=!Eqa ExW >7W 8_6sC< /B{c L`<
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 Ac
+fL
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 ~"R;p}5 "
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 O#vIn }
"Vwk&~B%
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)~ 产生的极化状态 Fj <a;oV v:9Vp{ )
 {qH+S/  j(_6.zf
3|/zlKZz 其他例子 +]C|y ,r :pP l|" = o1 &.v2j
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 !Jj Nm*F[
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。
T(+*y
Nb> C 5TjR  5VLC\QgK^ dJ{'b '# 光栅结构参数 +/#Lm#*nu% DwXSlsN3v Rd1I$| Y
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 $*+UX
•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。 @iYr<>iDZ
•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。 K7
tSSX<N
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 R&L^+?
 \e?w8R.6w^ QUc& f+~ 光栅＃1 KKw J=za
k3e?:t 9
 ~t.i;eu 5jc y*G}[ `g(r.`t^
•仅考虑此光栅。 $-mwr,i
•假设侧壁表现出线性斜率。 ;5aAnvgW
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 yd`f<Hr<m
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 1jj.oa]
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dS E
uk[ @1
假设光栅参数： Q $^Kf]pD
•光栅周期：250 nm J |WkPv 2
•光栅高度：660 nm f\vg<lc a
•填充系数：0.75（底部） :c&F\Q=
•侧壁角度：±6° t1]sv VX,w
•n1：1.46 d@<~u,Mt&F
•n2：2.08 $4rMYEn08
)Yw m_f-N 光栅＃1结果 6^Ax3# q 1\ if XJ !K_ ke h
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 l Gy `{E|
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 `bRt_XGPmF
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 #,\qjY gn 4 Sz")  U P e@> L ]D l }z 光栅＃2 B ez 7
4.i< `'
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0HS" Oxx' tCP;IU$
•同样，只考虑此光栅。 dIRSgJ`
•假设光栅有一个矩形的形状。 )|i]"8I
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 H7R6Ljd?&S
假设光栅参数： orr6._xw
•光栅周期：250 nm SXm Hn.?
•光栅高度：490 nm ; Uf]-uS
•填充因子：0.5 9A9yZl t
•n1：1.46 RS1c+]rr
•n2：2.08 C\C*'l6d jM|-(Es. ) 光栅＃2结果 !$^LTBOH3
'hH3d"a^= 2ID]it\5
•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。 [(4s\c
•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。 Ok6c E
•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。 p7d[)*
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