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摘要 2X@9o4_4q SsZC g#i 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。 XHk"nbj */;7Uv7  ttsR`R1.k 概述 \G gh 95y jq ,M1 %} `` :
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 9Y:I)^ek
•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。 S; % &X
•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。 @Ln v
cca g8LC
 PlkZ)S7C >a ?Bk4w
衍射级次的效率和偏振 'Cc~|gOgD 0~qc, -)3 |H?t+Dyn)q
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 7 S a9
•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。 zEI+)|4?r
•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）。 .Fo#Dmq3
•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。 kW/G=_6
•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。 'Lrn<
 7}X1A !1 <L-F3Buu 光栅结构参数 !?P8[K 'C'mgEl%L {<,%_pJR
•此处探讨的是矩形光栅结构。 3a?-UT!
•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。 f$C{Z9_SX
•因此，选择以下光栅参数： ~Gu$E qQ
- 光栅周期：250 nm 8fX iadP#
- 填充系数：0.5 qbv\uYow3k
- 光栅高度：200 nm kUd]8Ff!
- 材料n1：熔融石英 FiUQ2w4
- 材料n2：TiO2（来自目录） -5<[oBL;
6.D|\;9{c  E_ns4k#uG nI*.(+h 偏振状态分析 @_+aX., V]zc-gYI )5}<@Q l
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 T*x2+(r
•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。 aK_5@8+ZD
•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。 l0Q5q)U1A
RA0;f'"`
 G}n J3 b>uD-CSA 产生的极化状态 ~|+ ~/ t(z]4y
 s)1-xA{'.  9;@p2t*v
~lj[> |\Oj 其他例子 `Lr], >aG yvd)pH<a2 igxO:]?
•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。 2HeX( rB
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 o2!738
5XKTb  eAy,T<# r: K1PO 光栅结构参数 I C gm9*z.S\' Uy ?jVPL
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 J ,Sa7jv[
•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。 :G _
•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。 Nr4}x7
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 l2
.S^S
 T\l`Y-vu _uIS[%4g 光栅＃1 c*IrZm
*[si!e%
 Z
[!"x&H]h 0m_yW$w J"r?F0
•仅考虑此光栅。 BSm"]!D8*
•假设侧壁表现出线性斜率。 0 +=sBk (
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 +mocSx[
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 `ASDUgx Mq
',EI[
]+ ]\pi!oa
假设光栅参数： JS/'0.
•光栅周期：250 nm Q }AZkZ
•光栅高度：660 nm @v)Z>xv
•填充系数：0.75（底部） <%)vl P#@
•侧壁角度：±6° H*W>v[>
•n1：1.46 dNe!X0[
•n2：2.08 ~c)&9'
TQ"XjbhU;X 光栅＃1结果 Q "&Mr + 3TwjC:Yhv2 5Tl5T&
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 KF rsXf
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。
)-2Nc7
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 o~LJ+m6-) -xtT,^<B  SXL3>-Z E :c*"Dx'D 光栅＃2 { )" 3
4(L mjue]?
 x9l7|G/$
i2<z"v63 o}A Xp@cqi
•同样，只考虑此光栅。 CNNqS^ct
•假设光栅有一个矩形的形状。 MLDzWZ~}ef
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 `O\>vn
假设光栅参数： jq~`rE
h9
•光栅周期：250 nm @|Pm%K`1
•光栅高度：490 nm 3%POTAw %
•填充因子：0.5 !5*VBE\
•n1：1.46 dseI~}
•n2：2.08 j yHa}OT f{9+,z 光栅＃2结果 ^to*ET{0
o5O ig + <bj}"
•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。 I5"wa:Z
•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。 (5$Ge$
•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。 "tyRnUP
P+CV4; Xz
 ;$D,w 文件信息 p(yv
yy3rh(ea
 JH?ohA LW1 4 'A}
s#$t!F??9 QQ：2987619807 /H'- }C
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