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摘要 hAa[[%wPhU YC)hX'A\ 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。 )5i* /I\ [:pl- _.C  ,kE =TR.| 概述 \dNhzd# h ]}`@M" q!2<=:f
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 w b+<a
•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。 w
a.f I =b'j5c b A+[{
衍射级次的效率和偏振 $B ?? Ip?P ?H0m<jO8~ | XLFV
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 T{;=#rG <
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 |$Xf;N37t
•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）。 [Pqn 3I[
•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。 }z{wQ\
•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。 %# 4 +!
 4(sttd_ +
o{*r# 光栅结构参数 a^/K?lAB8 <|Iyt[s UFk!dK +
•此处探讨的是矩形光栅结构。 p\ok_*b
•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。 J P_kQ
•因此，选择以下光栅参数： K T%{G8Y@M
- 光栅周期：250 nm /sH0x,V
- 填充系数：0.5 ul$omKI$}
- 光栅高度：200 nm F#^L9
- 材料n1：熔融石英 777rE[\@b
- 材料n2：TiO2（来自目录） X=#It&m%s
x {vIT- f  .hgH 9$\ omT(3)TP 偏振状态分析 Wa{%0inZ PuU*vs3 iGQ n/Xdo
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 K
/8qB~J*
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 y\z*p&I
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 >OTl2F}4 !
E7gL~4I
 tUrNp~ve, 1zR/HT 产生的极化状态 Y kVRl [ p*!q} %U
 ,=x
RoXYB}  K~$ 35c3M
M .t@@wq 其他例子 >z5Oy h\2}875 oM2|]ew)
•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。 M!-q}5' ;
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 .h a`)@MsZ
a.1`\ $]d  u5/t2 }^T iW":DOdi_ 光栅结构参数 mUiOD$rO 2 >ys2:z HmFNE$k
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ` -yhl3si
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 ^b:Xo"q#H
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 V15q01bE#
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 >b 3@>W
 Q^vGj</u va@Xb UC 光栅＃1 .$UTH@;7
C1n? ?Y[
 1x 8(I&i ( e 0_RQ J &'>I A
•仅考虑此光栅。 $m{{,&}k
•假设侧壁表现出线性斜率。 oO8]lHS?@
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 xP42xv9U
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 /#@LRN<oCq
l<s :%%CX _ \_3s
假设光栅参数： +BU0 6lLD
•光栅周期：250 nm gZ1N&/9;
•光栅高度：660 nm #&}%70R )
•填充系数：0.75（底部） <` #,AVH
•侧壁角度：±6° !B0v<+;P8
•n1：1.46 ,zc"udpKF
•n2：2.08 fmtuFr^a1
tsB.oDMP 光栅＃1结果 Z4=_k{* tP &{ J^G $U\!q@'$
•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。 "sdcP8])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。 o`oRG)QC
•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。 @wg&6 uQ G[ ,,L  ="/R5fp jM{qRfOrg 光栅＃2 2Y9y5[K,F)
11PLH0
 ;|Y2r^c
Ar\IZ_Q I|GV
:D
•同样，只考虑此光栅。 6wa<'!
•假设光栅有一个矩形的形状。 { +i; e]c
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 s4^[3|Zrr0
假设光栅参数： f<Va<TL6-
•光栅周期：250 nm !a. 3OpQ
•光栅高度：490 nm hz&^_ G6`
•填充因子：0.5 ZJ;wRd@
•n1：1.46 n%7 A;l!{
•n2：2.08 ,| $|kO/ %Y#[% ~|( 光栅＃2结果 BnY\FQ)K
MBnK&GS |:!E HFr
•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。 Jr Y"J]/
•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。 de3yP,
•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。 8Sd?b5|G~
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 ;mCGh~?G 文件信息 pZni,< Q
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`kaR@t QQ：2987619807 Om &{4a\
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