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摘要 $REz {xgA= .)59*'0
光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 <| 8N\FU{ p{ X?_ F  (yA`h@@WS 概述 f8 E,.$> 2n+tc Of0(.-Q w
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 )-VpDW!%_
•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。 ]dIcW9a
•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。 r&+8\/{
sB` .G
 i ]x_ W@h 3N c#6VI
衍射级次的效率和偏振 Gf71udaa o]/*YaB2> tf[)Q:|
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 iOY : a
•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。 " b3-'/ &
•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）。 g?B4b7II
•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。 StLFq6BO
•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。 =Ot|d #_
 K Q^CiX =d` w~iC 光栅结构参数 4 2$ pvw< .ni <' M` V<`
•此处探讨的是矩形光栅结构。 M/?eDW/
•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。 8]h~jNku
•因此，选择以下光栅参数： K}|zKTh:?
- 光栅周期：250 nm B 703{k
- 填充系数：0.5 *!oV?N[eA'
- 光栅高度：200 nm =$mPReA3v
- 材料n1：熔融石英 UOIB}ut
V
- 材料n2：TiO2（来自目录） ;P
*`v
(yrN-M4~t  . n[;H;
{o oztC 偏振状态分析 B@ w/wH *T6*Nxs0k @cB7tY*Ski
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 n
f.H0i;
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 hk+8s\%-
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 H #Hhi<2
9$k0
 S5o,\wT uwl_TDc>% 产生的极化状态 %lq[,6?>5 3 C{A
 gFpub_  _ mWVZ1P
Ie4\d2tQ; 其他例子 S-'R84M,F XEegUTs mUj_V#v
•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。 <@Z`<T6
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 tm&,u*6$W?
`L
LS|S]  `=V p 0tPI "%}24t% 光栅结构参数 ( /7b8)g j*\oK@ N TcojA{V$
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 a8$ 4
•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。 x 8w l
•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。 n:|a;/{I]9
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 W_L*S4 ~
 vBzUuX 1 etT." 光栅＃1 oN2#Jh%dH
sZI"2[bk
 h0R.c|g[ D V\7KKJE QJ&]4*>a
•仅考虑此光栅。 vHZ q
z<
•假设侧壁表现出线性斜率。 U&i#cF
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 oam$9 q
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ~x7 CI
)T6:@n^]h N a$.VT
假设光栅参数： 5vFM0
•光栅周期：250 nm IL g o:xQ
•光栅高度：660 nm f&j\g YWq
•填充系数：0.75（底部） 3!
#|hI>f
•侧壁角度：±6° CBO*2?]s
•n1：1.46 #+QJ5VI :
•n2：2.08 (gnN </%
_Pno9| 光栅＃1结果 IQ$!y,VJ A yWdJ<OU uh2 F r
•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。 :zX^H9'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。 idB1%?<
•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。 i=L 86Ks tm/=Oc1p  el U %Z9 )RN3Oz@H 光栅＃2 4[i 3ckFT,
^KdT,^6T
 v4W q0>o
#]dq^B~~ WH4rZ }Z`
•同样，只考虑此光栅。 sj4\lpZ3h
•假设光栅有一个矩形的形状。 \pk9i+t
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 '<3h8\"
假设光栅参数： aGBd~y@e
•光栅周期：250 nm FSh Uw+y
•光栅高度：490 nm (kVY\!UAt
•填充因子：0.5 J6[}o4Z
•n1：1.46 s >:gL,%c
•n2：2.08 )H @<A93 ?
V1ik[ 光栅＃2结果 `v@Z|rv,
D_?Tj 'j*Q
•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。 cHt4L ]n8n
•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。 sBYDo{0 1
•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。 YO-B|f
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 *Lxt{z`9 文件信息 sVr| kvn2
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Zo-,TKgY' QQ：2987619807 jI'?7@32`
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