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摘要 GN#<yv$av hA 3HVP_ 光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 g u)=wu0 , "jbq~  5`~mmAUk;` 概述 lcON+j : "6q, W WWwUwUi
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 dAP|: &y@
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 nqR?l4 DX
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 D PrBFmHF
TUL_TR
 X.ONa_ rI5F o h6
衍射级次的效率和偏振 jk\ dG16 M-NV_W&M EG'[`<*h
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 ~5ZvOX6L2
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 Xf =XBoN|
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 "O+5R(XT
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 d- bqL:/
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 4vK8kkW1
 E}Ci QUx k)S.]!u&G 光栅结构参数 f0+2t.tj >idBS ;vhyhP.oM
•此处探讨的是矩形光栅结构。 wI M{pK
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 RO\gax
•因此，选择以下光栅参数： L+B?~_*
- 光栅周期：250 nm p6EDQwlf
- 填充系数：0.5 <0|9Tn2O
- 光栅高度：200 nm nM=e]qH
- 材料n1：熔融石英 M"q[ p
- 材料n2：TiO2（来自目录） k.h`Cji@
j$fAq\B  Uts"aQ I3u{zHVwI 偏振状态分析 t{! 1rw0sAuGy dGZntT 2D
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 ?wMHS4
•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。 IC/(R! Crj
•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。 LCXO>MXN
)g|
BMmB
 >-T`0wI lJykyyCY+ 产生的极化状态 {s,+^7 ocwG7J\W
 sK$wN4k  RnVtZ#SCh
s*M@%_A? 其他例子 ;y?) ;!g ?<X(]I.j |ifHSc.j<
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 fi PIAT}
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 W!$zXwY }(
BOlAm*tFt  k!jNOqbb %/"Oxi^G 光栅结构参数 {TSY|D2 k>4qkigjc v=Y K8fNi
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 >Dm8m[76
•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。 {mYP<N BT
•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。 ; :&?=d
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ske@uzAz
 g]mtFrP FD7H@L5 光栅＃1 A )n W
n_[i0x7#
 Dkw%`(Oh/, +\`vq"e 4YG/` P
•仅考虑此光栅。 8$P>wCK\l
•假设侧壁表现出线性斜率。 1ZJ4*b n
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 R5Yl 1
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 AWr}"r?s
qcB){p+UQ 9>m%`DG*
假设光栅参数： iCG`3(xL
•光栅周期：250 nm ?4t-caK^u
•光栅高度：660 nm 2f, B$-#
•填充系数：0.75（底部） 8"'x)y
•侧壁角度：±6° UP1?5Q=H]Q
•n1：1.46 d<p 2/ aA
•n2：2.08 Y8s;w!/
4 (?MUc 光栅＃1结果 j28 _Hh T OTvROJP cH`^D?#se
•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。 Aw ^yH+ae
•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。 Os),;W0w 4
•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。 ;|ub!z9GG Go\VfLL w  :1fagaPg =6nD0i 9+ 光栅＃2 #mc!Wt 10
=6 %|?5G
 HB&
&
uK*|2U6t /9ZcM]X B
•同样，只考虑此光栅。 w*LbH]l<-
•假设光栅有一个矩形的形状。 S0w> hr
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 'UwI*EW2S
假设光栅参数： wvc>0?t '
•光栅周期：250 nm i S p
•光栅高度：490 nm Fxd{ Zk`
•填充因子：0.5 2=*=^)FNI
•n1：1.46 Bt~s*{3$8
•n2：2.08 pu;3nUH _g|acBF 光栅＃2结果 L ^Y3=1#"g
y%(X+E"n* 'w<BJTQIL
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 ?T*";_o,B
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 >Wi s.e%b
•与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 2hOPzv&B
f@z*3I;
 tm)*2lH6 文件信息 _vYzF+
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Ek .3 QQ：2987619807 F|eu<^"$ H
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