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摘要 <x0uO lmtQr5U 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。 iWN.3 |r 3@TG.)N4  @t; O"q'| 概述 F {*9[jY OU.9 #|q U r6`^ >c
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 k sOANLRN
•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。 H&yFSz}6a
•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。 =Mu' +,dT
U8QR*"GmT
 RZ)vU'@kx -4y)qGb*?
衍射级次的效率和偏振 Sp`fh7d.( <7FP" YU 0 bPJEEd
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 ^{fi^lL=
•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。 g"Q}h
•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）。 ,LW(mdIe(
•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。 76IALJ00V
•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-gk
 @u"kX2>Eq )kL` &+#> 光栅结构参数 Mdlt zy=)L }W@#S_-e8 y\|-O<8 O
•此处探讨的是矩形光栅结构。 0X R;5kd%
•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。 ^`TKvcgIc
•因此，选择以下光栅参数： Q Sn;a 4f
- 光栅周期：250 nm anz9lGG#
- 填充系数：0.5 ]U#[\ Z
- 光栅高度：200 nm ?HEtr X,q
- 材料n1：熔融石英 i^yH?bH @~
- 材料n2：TiO2（来自目录） gf3u0' $
mV**9-"  liugaRO8J "9U+h2#] 偏振状态分析 eHR &N.2 BYr_Lz|T
*@ <8&M9x
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 #!8^!}nFO
•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。 RFZU}. *K$
•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。 KD%xo/Z.
j'#jnP*P
 >Bh)7>`3c @Hspg^ 产生的极化状态 ;l/}Or2 7,W]zKH
 {FV,j.D  JK(`6qB>(6
qEK4I}Q-= 其他例子 !7mvyc!'! t`<}UWAH+ Vp(D|}P
•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。 koncWyW
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 o;M .Rt\A
e?^ \r)1
 )d770Xg+ Qm35{^p+ 光栅结构参数 q 9W~7 1AV1d%F jy\W_ CT
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ?Kx6Sf<i
•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。 A6?qIy
•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。 L~*|,h
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 _dYf
 >u9id>+ 'L>&ZgLy 光栅＃1 '2Q.~6
(TT3(|v
 5 `4} A%@& 6)=](VmNL` $
7U Dz
•仅考虑此光栅。 Y=P9:unG
•假设侧壁表现出线性斜率。 Ph(]?MG\_
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 T7>4 8eH
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 .Dgo Oo%?"
V;>9&'Z3 n~1 tm
假设光栅参数： fnVW/23
•光栅周期：250 nm Q `e~MD
•光栅高度：660 nm uI%N?
•填充系数：0.75（底部） /#-,R,Q
•侧壁角度：±6° ~pHJ0g:t
•n1：1.46 b\SXZN)Be
•n2：2.08 tj#=%m?8V;
qiG]nCq 光栅＃1结果 5xh!f%6 Y5n z?a $Nj' OJSj%
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 "-G&=(
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 C/mg46
v2W
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 Pk$}%;@v 1U717u  X HWh'G9 Jz~+J*r;]A 光栅＃2 ;V|M3
J y]FrSm^
 <'r0r/0g?
GLo\q:5A B1|?RfCe
•同样，只考虑此光栅。 ?cqicN.+6
•假设光栅有一个矩形的形状。 AyE%0KmraK
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 yr
FZ~r@-
假设光栅参数： U8 Z~Y}29
•光栅周期：250 nm 4 hL`=[AB
•光栅高度：490 nm 6P0y-%[Gk
•填充因子：0.5 J9g| #1G
•n1：1.46 nVz5V%a!\q
•n2：2.08 R
^HohB /)sDnJ1r 光栅＃2结果 fp9rO}##
=YWT|%^uX zx
c t(
•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。 G1kDM.L
•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。 9OPK4-
•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。 U'rr?,RML
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 )J;ny!^2 文件信息 9 Tqo LX
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