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摘要 h3 XS t @v#P u_ 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。 }58MDpOF1 * zyik[o  |3@DCb T 概述 )rG4Nga5} Cgh84
2% Q-gVg%'7
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 x4H#8ZK!
•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。 q=BljSX
•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。 ow3.jHsLA
y5m2u8+
 KbvMp1'9P c :9n8skE7
衍射级次的效率和偏振 u ij^tN % `a|&aj 0 U{hu7
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 %6 0 OS3
•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。 <L# d <lx
•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）。 0x! &>
•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。 *$NZi*z3
•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。 g)#{<#*2
 ;t\h"K<,| KBN% TqH| 光栅结构参数 %(lO>4>| Rxd4{L
)n PKSfu++Z
•此处探讨的是矩形光栅结构。 $P0q!
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 Q[7 i
•因此，选择以下光栅参数： GN(<$,~g
- 光栅周期：250 nm Q]xkDr?
- 填充系数：0.5 .=#j dc/
- 光栅高度：200 nm J}X{8Ds9
- 材料n1：熔融石英 HN{c)DIm]
- 材料n2：TiO2（来自目录） ] [Mt G
?";SUku  Wx GD*% =W.}& 偏振状态分析 V >' lZcNio ;X,u
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 P6 OnE 18n
•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。 U+)p'%f;
•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。 x 6`!
* n ? 1C"l
 yS\&2"o "S %t\ 产生的极化状态 FI$:R :;7I_tb
 )O~[4xV~  5XZ! yYB?
(G>[A}- 其他例子 Iv6 q(c `um ,S a[O6xA%
•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。 YZBh}l6t
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 tF0jH+7J-
-Ks>s  } p'Z Mj& &[.`xZ( | 光栅结构参数 I9*cEZ!l=e Z .6dL "#j} F u_!
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 fe?Z33V
•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。 y p.K-
•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。 PLyity-L[7
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 Zh<;r;2
 @^W`Yg)C i<m(neX[H 光栅＃1 k&]nF,f
jhN FaBrS
 JbMTULA x%G3 L\ 5 B[t^u \Fk
•仅考虑此光栅。 %iN>4;T8
•假设侧壁表现出线性斜率。 0m Y Y:?v
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 .V?:&_}_I6
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 %z><)7
=Ph8&l7~sp Sjpx G@k
假设光栅参数： E
$@W~).!
•光栅周期：250 nm +2~k Hr v
•光栅高度：660 nm ?{{w[U6NE
•填充系数：0.75（底部） :]^e-p!z
•侧壁角度：±6° X*8y"~X|vq
•n1：1.46 0s#72 }n
•n2：2.08 %@/^UE:
m~ tvuz I 光栅＃1结果 "F< CGSo T~TP }h5i Tc
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 1o_kY"D<
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 `FP?9R6Y
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 K }V CFV > VG  Ccf/hA#mb )ZJvx%@i 光栅＃2 3FEJ
9ZyG
Zp_ (vOc
 nV;'Up Qw
hvd }l8 U2oCSo5:3N
•同样，只考虑此光栅。 l\HdB"nT
•假设光栅有一个矩形的形状。 _"DS?`z6
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 K"} fD;3
假设光栅参数： OZ,kz2SF#
•光栅周期：250 nm o \AnM5
•光栅高度：490 nm 7io["zW
•填充因子：0.5 Ac7^JXh%
•n1：1.46 ]rmBM
•n2：2.08 R$awg S E d"$ 8-_K 光栅＃2结果 J~Xv R
])x1MmRg\ n\#YGL<n
•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。 fCl}eXg6w
•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。 `+J Fvn!
•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。 L"L3n,%F
N0U/u'J!g
 ::L2zVq5V 文件信息 h `fVQN.3
CI|lJ
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^ ?69|, QQ：2987619807 h$>F}n
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