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摘要 7tyn?t0 n ? !
kup 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。 #!5GGe{I .AV--oA~  q_W NN/w 概述 Gud!(5' !867DX3* Ak1f*HGl|
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 | g7E*1Ie
•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。 ZkK +?:9
•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。 M"P$hb'F
a1Gy I
 b?Vu9! u{ \`*dNx
衍射级次的效率和偏振 1&m08dZm5 U2K>\/ -~ \(Hg_]>m
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 n,fUoS
•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。 9t)t-t#P;
•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）。 $y`|zK|G-
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 ~fS#)X3 D
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 s~TYzfA
 aUJ & b^%4_[uRu 光栅结构参数 )"q2DjfX* ,;{mH ]"s v|`)~"~
•此处探讨的是矩形光栅结构。 z? cRsqf
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 <x1 (}x:u`
•因此，选择以下光栅参数： VNMhtwmK,
- 光栅周期：250 nm D'</eJ
- 填充系数：0.5 v_Jp 9
- 光栅高度：200 nm m(&ZNZK
- 材料n1：熔融石英 .kBAUkL:
- 材料n2：TiO2（来自目录） T$'Ja'9Kj
VGe/; &1 h  6 C n 2T vPt\ 偏振状态分析 fE M8/bhq tFb49zbk LtC kDnXk
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 6g<JPc
•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。 ;}:"[B3$
•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。 ku\_M
E|Z Y2&J`4
 ogPxj KSI ps Yfz)1; 产生的极化状态 ;;UvK
v B_:K.]DK`
 U-|g tND  :JPI#zZun
~r=u1]z 其他例子 m,8A2;&,8 `oq
3G } A 8&%G8d
•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。 om@` NW
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Y5( `/
P 0,]Ud  b$VdTpz }!B<MGBd 光栅结构参数 4(o0I~hpB? ~Fisno qxE~Moht
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 >6(nW:I0y
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 RN!oflb
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 haB$W 4x
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 Kx#G_N@
 *}yW8i}36 pcL02W|J 光栅＃1 I'J=I{p*
#B>Hq~ vrC
 v!40>[?|p O4(
Z%YBe ?^k-)V
•仅考虑此光栅。 =@B9I<GKf
•假设侧壁表现出线性斜率。 u},<On
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 zYF'XB]4
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 #&&^5r-b-
KWU#Swa` X%39cXM C
假设光栅参数： (\M&/X~q
•光栅周期：250 nm >WG$!o +R
•光栅高度：660 nm } fSbH
•填充系数：0.75（底部） 2Xgn[oI {
•侧壁角度：±6° !%]]lxi
•n1：1.46 !MQo= k
•n2：2.08 `} Q+:
~"{Kjr#R 光栅＃1结果 4l[f}Z ]vhh* F5&4x"c
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 nqy\xK#.^
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 dht1I`i"B
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 &eyFA pM[Z (;cbgHo%}  ,I'Y)SLx #^#N%_8 光栅＃2 /zPN9 db
dIMs{!
 0=7C-A1(D
eH79,!=2 &! Y^DR/
•同样，只考虑此光栅。 d\xh> o
•假设光栅有一个矩形的形状。 @ttcFX1:W
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 8V^gOUF.
假设光栅参数： ef Ra|7!HK
•光栅周期：250 nm naM4X @jl
•光栅高度：490 nm kLADd"C
•填充因子：0.5 L 'H1\'
o
•n1：1.46 ,,b_x@y*
•n2：2.08 T? _$ JrS/"QSA 光栅＃2结果 v"=^?5B
r'k-*I E #8 `X
•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。 HrWXPac
A
•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。 % e:VeP~
•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。 V#C[ I~l
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 e#SNN-hKsJ 文件信息 !j( v-pQf"
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