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摘要 4WLB,<b} H]cCyuCdH 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。 >6Q-e$GS@ Q?~l =}2  {2!.3 <# 概述 fSj ^/> 3 Tt8#B 9vXrC_W9
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 d6u L;eR
•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。 -50|r;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。 f+rBIE
"F=O
 W)KV"A3C \hg12],#:@
衍射级次的效率和偏振 ^ +-i7`|= \5Hfe;ny-~ 4]Krx
m`8
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 ^s^X n QhE
•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。 !y6
D+<k*]
•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）。 `Do-!G+W
•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。 HH^eEh4g
•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。 F*QGzbv)
 WO|#`HM2 )H)HR` 光栅结构参数 zT.qNtU% nP] ~8ViS gVO[R6C 5C
•此处探讨的是矩形光栅结构。 $cc]pJy"}
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 Z O&5C6qa
•因此，选择以下光栅参数： 8xLvpgcZ
- 光栅周期：250 nm r.[9/'>
- 填充系数：0.5 XJ.vj+XXb
- 光栅高度：200 nm G" wy?
- 材料n1：熔融石英 [^#6.xH
- 材料n2：TiO2（来自目录） NT :p6(s^
TwY]c<t 
1I_(!F{Ho EiSS_Lc 偏振状态分析 OX I.>9 q45H mz Ig~lD>dnr'
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 2-FL&DE
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 U5odS R$
•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。 phd,Jg[
%6L{Z *(
 G;MmD?VJ g =j6f/8 产生的极化状态 .#@*)1A#t |. X ?IJ`
 8e x{N3  6Wl+5
a6V
YuFJJ AJ 其他例子 ,@Xl? VD ,g fM6Pw6k
•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。 YRqIC -_
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ]7eQ5[ 5s
K08xiMjl  NZ7g}+GTG IZ/+RO n 光栅结构参数 xx_]e4 |\Nu+w h${+{1](6
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 D:4Iex9$F"
•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。 OW;]= 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。 vWc =^tT
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 8HDYA$L
 qS:h v&~ A}W) La\
光栅＃1 Kf/1;: ^
?#da4W
 Y j;KKgk f %<kcM2 {26 /SY
•仅考虑此光栅。 JH C 6l
•假设侧壁表现出线性斜率。 g1UP/hNJ\8
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Gm~jC <
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 tNj-~ r
qj/
pd
7\ <b !nI
N
假设光栅参数： rl"$6{Z}
•光栅周期：250 nm p~Di \AQ/
•光栅高度：660 nm )RG@D\t ,
•填充系数：0.75（底部） lV <2+Is
•侧壁角度：±6° e) "] H*
•n1：1.46 ]?tC+UKb
•n2：2.08 ra2sYH1wr
,rc?,J1l 光栅＃1结果 bk^W]<:z` 1j"_@?H[ dNK Q&TC
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 B WRAz*V
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 uy Z
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 T%zCAfx m )lh48Ag0t;  #SyF-QZ[1 .LMOmc=( 光栅＃2 IsP- [0it
wiHGTaR
 vM G >Xb
[&y ="6No z B /#[~
•同样，只考虑此光栅。 jT/}5\
•假设光栅有一个矩形的形状。 xgeDfp F'
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 (OS -v~{r@
假设光栅参数： " ,k(*
•光栅周期：250 nm PY.4J4nn|
•光栅高度：490 nm ]$Ud`<Xnx
•填充因子：0.5 o\<m99Ub
•n1：1.46 F9h'.{@d
•n2：2.08 v|~&I%S7 /L |$*
Xj 光栅＃2结果 ' b?' u
Fs+
CY 5 @ c/,6l
•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。 bzj9U>eY
•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。 B :5N Ia
•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。 (S<Z @y+d
1 0.u
 fyHFfPEE 文件信息 <; e XbO>Q
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