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摘要 \ bcLiKE{ +nL[MSw 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。 vt8By@]: l ;W j]  X,
n: ,' 概述 JI}'dU>*U: }j%5t ~Qa [6fQ7uFMM8
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。
)2.Si#
•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。 nKY6[|!#
•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。 \~W'v3:W
+whDU 2 "
 si I;" ? XTy x r
衍射级次的效率和偏振 KPF1cJ2N !a `&O-ye 5+'<R8{:,
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 RP"kC4~1
•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。 ueud Rb
•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）。 r&CiSMS*
•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。 K-4PI+qQ\
•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。 t_^4`dW`
 3w=J '(RU +%'( !A?*` 光栅结构参数 ]G\}k \hXDO_U g#bRT *,L
•此处探讨的是矩形光栅结构。 iTwm3V
P
•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。 Y4 -t7UlS;
•因此，选择以下光栅参数： Y]>t[Lo%
- 光栅周期：250 nm LoV<:|GTI
- 填充系数：0.5 x:Y1P:
- 光栅高度：200 nm 7! N s m
- 材料n1：熔融石英 _f83-':W6
- 材料n2：TiO2（来自目录） DQ3< $0
TOt dUO  V0@=^Bls g dc<ZYcM 偏振状态分析 ]gOy(\B aN?zmkPpov 'L'R9&o<X
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 <I? Zk80
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 ]Z e1s02(
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 zCZf%ATq
dV_G1'
 W\3X=@|u) sC'` ~}C 产生的极化状态 lxx2H1([ FP z9N@M%Q
 P:c w|Q  ^q5#i hM
oR'm2d ^ 其他例子 uRvP hkqm
TjH][bH5 QRUz`|U
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 L!9 2P{ K
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 SUiOJ[5,
us-L] S+lm  t.<i:#rj>l X ?O[r3< 光栅结构参数 i1UsIT XFl 6M~ c WWY6ha
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 3] Ct6
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 Txu/{ M,
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 j2k"cmsKh
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ch]IzdD
 kiEa<-] @ArS C 光栅＃1 - 7ep{p-
ES[G
 {}9a6.V;}
YK_ 7ip.a[ =_CzH(=f #
•仅考虑此光栅。 "oyo#-5z
•假设侧壁表现出线性斜率。 /ZX }Nc g
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 =X }J6|>X
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 vM={V$D&
UQsN'r\tS hrk r'3lv
假设光栅参数： E .h*g8bXe
•光栅周期：250 nm }f ?y*
H
•光栅高度：660 nm F59 TZI
•填充系数：0.75（底部） $ n b[GV
•侧壁角度：±6° 0GL M(JmK
•n1：1.46 P \I|,
•n2：2.08 "+c-pO`Wg
X w1*(ffk 光栅＃1结果 ctQ/wrkU F| 8 & Wwo0%< 2y
•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。 u8^lB7! 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。 [E_9 V%^
•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。 4+ n\k 42{~Lhxt  qq?!LEZ :RYTL'hes 光栅＃2 ZSw.U:ep$s
g(g& TO
 cr CJrN=
vO=fP_ +ZYn? #IQ
•同样，只考虑此光栅。 ) oZ dj`
•假设光栅有一个矩形的形状。 =4!m Ao}
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 KvS G;
假设光栅参数： HW|IILFB
•光栅周期：250 nm jPeYmv ]
•光栅高度：490 nm Cx"sw
}
•填充因子：0.5 !>tL6+yj
•n1：1.46 ICCc./l|
•n2：2.08 }Jw, >} =N@t'fOr 光栅＃2结果 ~[: 2I
yZ:qU({KhD =Qq+4F)MD
•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。 [aS*%Heu
•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。 %y@AA>x!
•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。 :&Nb w
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 <3iMRe 文件信息 E^PB)D(.
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