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摘要 W&T -E, V* Ta[)E 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。 L9W'TvTwo NI,i)OSEN  k><k|P[| 概述 *S%~0= ~M _ @_ j0_)DG
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 S ( e]@
•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。 *6IytW OX5
•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。 vz[oy |{F
`bY >f_5+
 leR-oeSO CC"}aV5
衍射级次的效率和偏振 R6eKI,y\" +-"uJI wMD % 8u97f W
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 0@7%
•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。 _c$l@8KS^
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 P'l'[Kz{'
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 EX@wenR
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 }$
C;ccWL
 %k3A`ClW /u?Zw oTzY 光栅结构参数 w=JO $7 x
*:v]6y z{$2bV
•此处探讨的是矩形光栅结构。 V7DMn@Ckw
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 eO% w
i.Q
•因此，选择以下光栅参数： @:s (L]
- 光栅周期：250 nm = j)5kY`
- 填充系数：0.5 \D6 7J239E
- 光栅高度：200 nm ,!
b9
- 材料n1：熔融石英 V?t56n Y}
- 材料n2：TiO2（来自目录） )IBvm1
BLaF++Fop  f(S 9>c2 }IJE % 偏振状态分析 D`c&Q4$: *3@ =XY7 r_>]yp
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 \0 j-p
•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。 z\7-v<ZS
•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。 |!m8JV|x
qzk!'J3*r<
 xB :]{9r ;}B6` v 产生的极化状态 BFnp[93N E|_J
 unvS `>)Np  Z X0 #I W
WQiIS0BJ * 其他例子 :;Xh`br {Qba`lOkq E %%iVFPX
•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。 D /)E[Fv+
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 /Z| K9a
+ *)Kyk  D]=V6l= 1`Z:/]hl 光栅结构参数 do[w&`jw 8 7TW&=( W\EvMV"
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ]WYddiF
•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。 ~e<^jhpJ
•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。 O>y*u 8
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。
%w #z
 kxCN0e#_ fnJx$PD~ 光栅＃1 s|vx2-Cu]
kD46Le++B
 ) vD: 7}L.(Jp9 bn:74,GeyK
•仅考虑此光栅。 <5!)5+G
•假设侧壁表现出线性斜率。 O03N$ Jq
A
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 L[voouaqm
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 =d BK,/
:sX4hZK =G kO/YO)g
假设光栅参数： zI= 9
•光栅周期：250 nm 1\aV4T
•光栅高度：660 nm 7Hg;SK6t0
•填充系数：0.75（底部） OUhlQq\
•侧壁角度：±6° 6 \?GY
•n1：1.46 eRm*+l|?
•n2：2.08 =F% <W7
{nMCU{*k 光栅＃1结果 g;~$xXn &})Zqc3Lqk mtf><YU
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 SveP:uJA[
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 >~O/ZDu/@
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 |RH^|2:x9Q *7{{z%5Pu  s5 4AM]a{j -amNz.`[PR 光栅＃2 ky{@*fg.
06 an(& a9
 =, 64Qbau
yu jv^2/ J ql$
g
•同样，只考虑此光栅。 \0;EHB
•假设光栅有一个矩形的形状。 Lh-+i
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 W b5n> *
假设光栅参数： p#N2K{E
•光栅周期：250 nm ll
^I ;o0
•光栅高度：490 nm 8CUl |I ~
•填充因子：0.5 ] u\-_PP
•n1：1.46 ;ykX]5jGh
•n2：2.08 I K,aA;d })?KpYk 光栅＃2结果 |ADg#oX
&<F w C;YtMY:
•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。 ;?{OX
•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。 L2%n pps
•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。 Yq:+. UU
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L-|u=c-6 QQ：2987619807 ahR-^^'$
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