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摘要 r
)T`?y RKe19l_V 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。 ^3e l-dZ "PX~Yc  <a'j8pw9i 概述 cJt#8P
r@_;L> m _pK'jc
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 B$\5=[U
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 !l'Zar
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 C. Sb4i*
7B'0(70
 j#-74{Y$
J YXmLd'F^3
衍射级次的效率和偏振 o:?IT/> 46m u,v zP5H TEz
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 &=f%(,+
•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。 UOa{J|k>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）。 a1?Y7(alPU
•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。 jildiT[s
•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。 b7\nCRY
 Sn a7r~ j uz%rWN`{ 光栅结构参数 -q -%) f nF7Ozxm# 5^%FEZ&Sp
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ^D!U F (H
•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。 ^fRA $t
•因此，选择以下光栅参数： ~V (WD;Mk
- 光栅周期：250 nm r =s 7be
- 填充系数：0.5 zhFGMF1
- 光栅高度：200 nm ll6~8PN
- 材料n1：熔融石英 A6-JV8^
- 材料n2：TiO2（来自目录） r l !c\
T,k`WR  'GAjx{gM [^aow-4z 偏振状态分析 1 ,Y-_e) {"O'kx '
R{ [Y)
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 `2 {x 8A
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 ny{|{ a
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 1XwbsKQ}
{gzL}KL
 y6;A4p> ZE4~rq/W 产生的极化状态 3.
Kh {G_ZEo#x8,
 -$t#AYKz  =p$1v{L8
)fv0H&g 其他例子 1H%LUA Fj|C+;Q. 7) z^*;x
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 EZao\,t
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 jeC3}BL }
CsXIq.9  {Dq f.w>t 8IbHDDS 光栅结构参数 , LX] _z~|* 7 @ t yNT1F{
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 1%t9ic
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 ^lf{IM-Y
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 u1( `^^Ml
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ;i> |5tEy
 ,{=# b<NI6z8\ 光栅＃1 Js ~ _8
WL+I)n8~
 3Jf_3c YR^J7b\ `VwZDU~6
•仅考虑此光栅。 "}Vow^vb
•假设侧壁表现出线性斜率。 rOEk% kJ
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 QVsOB$
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 )u`q41!
Wyd,7]'z)Z FY@ErA7~
假设光栅参数： 3a_~18W
•光栅周期：250 nm { owK~
•光栅高度：660 nm O'*KNJX
•填充系数：0.75（底部） = a$7OV.
•侧壁角度：±6° ?zM]p"M
•n1：1.46 B ;@7
•n2：2.08 k|'{$/ n
M3!A?!BU 光栅＃1结果 by (xv0v; v=R=K #41~`vq3
•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。 S=@. <g S
•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。 8m\* ~IX=
•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。 8G gZAu'X h(l 4\)  "AMbU6 8 pX `BDYg. 光栅＃2 SvLI%>B=9
$F"'= +0
 Nr8#/H2f
SfLZVB T{<riJ`O
•同样，只考虑此光栅。 FL*qV"r^n
•假设光栅有一个矩形的形状。
T)? : q
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 )7j jfD\
假设光栅参数： WdI9))J2S
•光栅周期：250 nm ia6%>^
•光栅高度：490 nm 8w /$!9[
•填充因子：0.5 7uQiP&v
•n1：1.46 ova4
•n2：2.08 .5*5S[ c&me=WD 光栅＃2结果 Is57)( ^.-
=z#6mSx|W
?gD^K,A Hd
•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。 X?whyD)vE@
•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。 -|V1A[
•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。 a|S6r-_;s
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 a4aM.o 文件信息 |I \&r[J
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