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摘要 [0w @0?[ /9QI^6& SX 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。 D<]z.33 M9[Fx=
qY  ]]J2#mN:n 概述 _ p<s! 8.ll]3)) ^?VYE26
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 jqh d<w
•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。 ]4ya$ %A
•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。 d:|X|0#\uH
CD;C z*c
 i"p)%q~ z LkD$\i
衍射级次的效率和偏振 ` B}( Ln !'Q/9%g w(zlH j
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 g@BQ!}_#5
•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。 h/j+ b.|
•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）。
lU`]yL
•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。 !ZPaU11
•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。 Fc% @
 8%n b1CA - ^`]tF`M 光栅结构参数 QWp,(Mv:r SQ9s . T6fPEb
•此处探讨的是矩形光栅结构。 @kw#\%Uz
•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。 XbsEO>_Z'A
•因此，选择以下光栅参数： N: [22`NP
- 光栅周期：250 nm wuSp+?{5k
- 填充系数：0.5 </ 3 Shq
- 光栅高度：200 nm VHGOVH,
- 材料n1：熔融石英 %"Q{|}
- 材料n2：TiO2（来自目录） n7 >CK?25
})rJU/  /B73|KB+ uDJi2,|n 偏振状态分析 $@<qaR{t \ 6Lk<VpAa UT|FV
twO
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 -]\cUQ0
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 M n7nS:
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 UE^_SZ
!*_5 B'
 >bWx!M] # Y/ .%ch. 产生的极化状态 P~$FgAV 0h nTHlk
 `!rH 0 ]vy  _R-[*ucq
u;rK.3o 其他例子 Ao~ZK[u ]@ )T] + Bk"
kh H
•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。 4)./d2/E
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 FjYi h>
I%.KFPV  *)+1BYMo T|dQY~n~ 光栅结构参数 >tTNvb5 Q|/uL`_ni p_T>"v
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 bkk1_X
•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。 *< ?or"P
•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。 4X,fb`
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ckFn QhW
 D.elE: (%*CfR:> 光栅＃1 6z3 Yq{1
+NL^/y<;
 Ba==Ri8$ 9i4!^DM_ IH|PdVNtg
•仅考虑此光栅。 'ap<]mf2
•假设侧壁表现出线性斜率。 J!r,ktO^U?
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 v_-S# (
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 Z^? 1MJ:`
h&Thq52R 9+<%74|,
假设光栅参数： g=w,*68vuy
•光栅周期：250 nm gD&/ k
•光栅高度：660 nm l !VPk"s
•填充系数：0.75（底部） ZI"L\q=|0#
•侧壁角度：±6° C? p i8Xg
•n1：1.46 [^wEKRt&
•n2：2.08 ke.{wh\0
A)9[.fhx 光栅＃1结果 !:
e(- -dX{ R_* mmk]Doy?#
•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。 a& >(*P Q
•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。 zJ;K4)"j
•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。 En&bwLu:s qyXx`'e  W xjv=#3 /8!s
C D 光栅＃2 !3~Vo Nh,
>d H5n$Gb
 @8zp(1.
D>& ;K {! x+~IXi>Ig
•同样，只考虑此光栅。 _n9+(X3
•假设光栅有一个矩形的形状。 ;K[ G ]8
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 5+U2@XV
假设光栅参数： wg6![Uh
•光栅周期：250 nm BKoc;20;
•光栅高度：490 nm qX'w}nJ}H}
•填充因子：0.5 p%304oP6
•n1：1.46 `?{Hs+4P5
•n2：2.08 /'|'3J]HP j7;v'eA`;7 光栅＃2结果 33d86H% ;
uM0!,~&9| DbSl}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。 _] E ~ci}
•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。 Wpom {-
•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。 myH:bc>6
W>b(hVB E
 ,x5`5mT3 文件信息 Kq/W-VyGh
bAeN>~WvY
 TX{DZ# VVuL +i
*BVkviqxz QQ：2987619807 uR"s rn;^
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