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摘要 c?Y*Y eSn+ B;
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。 !vi> U|rh `?H]h"{7Q  2y\E[j A 概述 evJ4C#P r J`Q>3] wL (y'hyJo
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 Cl .x 'v
•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。 ^S<Y>Nm]
•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。 n)/z0n!\
Oamg]ST
 ')Zvp7>$ Z3e| UAif
衍射级次的效率和偏振 Rr$-tYy6 0|q AxR- u]wZQl#-
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 H H)!_(SA
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 OF>mF ~
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 CZe ]kXNv
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 )iX~ }7
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 L&8~f]
 L- iy QhFV xCA 光栅结构参数 ~\SG b_2 3Aip}<1 0 J S?; fk
•此处探讨的是矩形光栅结构。 @ y.?:7I
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 ph kwN}6
•因此，选择以下光栅参数： 2 34p9A@
- 光栅周期：250 nm ~D+bh~
- 填充系数：0.5 dbLZc$vPj
- 光栅高度：200 nm fb7; |LF
- 材料n1：熔融石英 &AMl:@p9
- 材料n2：TiO2（来自目录） z
kP_6T09
NX.6px1 7  f)rq%N & Ib!R D/ 偏振状态分析 ;C#F>SG\S k}CVQ@nd g axsv[W>^
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 R{4^t97wH{
•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。 ,,.QfUj/&
•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。 ;+_:, _
~At7 +F[
 {W`%g^Z|H u#fM_>ML 产生的极化状态 MKCsv+ Ny 7 S
 /HEw-M9z  UgRiIQMq.
<nf@U>wlw 其他例子 Paq 4 M?49TOQA qo~O| ~
•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。 +E+p"7
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 2s8a
$3
h4}84}5d  ]cvwIc "> ]q[D >6_ 光栅结构参数 GA )`-*.R 8`{:MkXP }tu C}
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 S?LQu
•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。 }&D WaO]J7
•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。 T{^rt3 a
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 v~C
Czg
 c#]4awHU CxmKz78 光栅＃1 }6~hEc*/"
{ uF O/
 !F-w3
] fb vL7*
( D) P ._?
•仅考虑此光栅。 # w4-aJ
•假设侧壁表现出线性斜率。 ^
+\d z
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 hfB%`x#akQ
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 {TROoX~H?
MchA{p&Ol YP <ms
假设光栅参数： ^DLfY-F+j
•光栅周期：250 nm |-ALklXr
•光栅高度：660 nm e%M;?0j
•填充系数：0.75（底部） d1 T!+I
•侧壁角度：±6° ,qwuLBW
•n1：1.46 R\f+SvE
•n2：2.08 cVpp-Z|s8
j;r-NCBnz 光栅＃1结果 +`0k Fbx G_JA-@i% Y@iS_lR
•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。 RB\uK
1+
•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。 Jpq~
•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。 (9 d & 6@!`]tSCK  ^76]0`gS 8,%^
M9zBP 光栅＃2 V0 YZp
6MW{,N
 O T*mO&Z
J;e2&gB i]4I [!
•同样，只考虑此光栅。 UkC!1Jy
•假设光栅有一个矩形的形状。 $PPi5f}HD
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 j$:~Rek
假设光栅参数： JbbzV>
•光栅周期：250 nm $%Kf q[Q
•光栅高度：490 nm 3 3q}CzK
•填充因子：0.5 e *C(q~PQ
•n1：1.46 C!!M%P
•n2：2.08 w& #]-|$ '<<t]kK[N 光栅＃2结果 ]m<$}
SfyQ$$Z G` A4|+W"
•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。 ?l )[7LR4
•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。 0OE :[pR
•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。 _{KG
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 t:Q*gW Rh 文件信息 Fxz"DZY6
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