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摘要 o0}kRL x=VLTH/oo 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。 \M U-D,@ E3"j7y[S  Ur RYK-g 概述 &ra2(S45 W Z6'"Cz` gCL? {oVU
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 a9N$I@bi]
•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。 [fZhfZ)<
•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。 qvC 2BQ
?[!_f$50]P
 %)#yMMhR Bag_0.H&m
衍射级次的效率和偏振 \TS.9 > \ 3\ 2^LILLO Y~Z&h?H'}
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 '(fzznRH
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 TR&7AiqB
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 VoC|z Rd_
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 K
+l-A>Ic
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 H Xb^K
 fJK;[*&Y -_^#7] 光栅结构参数 49tJ+J- N ql I1<Jx o\N^Uu
•此处探讨的是矩形光栅结构。 s Uk&NM%>
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 DCSmEy`.
•因此，选择以下光栅参数： cXIuGvE&=
- 光栅周期：250 nm U&o ~U] rm
- 填充系数：0.5 kIJ =]wU|v
- 光栅高度：200 nm 08_<G `r
- 材料n1：熔融石英 >>T,M@s-:
- 材料n2：TiO2（来自目录） B,4
3b O
,?c=v`e  X3j|J/ f3SAK!V+s 偏振状态分析 R,+"^:} S9E<)L p?'
F$Wz
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 <Q@{6
•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。 ZK`x(h{p)
•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。 7e:7RAX
:a *F>S!
 , GMuq_H +a|u,'u 产生的极化状态 6Tg'9|g rU_FRk
 GXwQ
)P5]  J:dNV <A^
l:(?|1_ 其他例子 \79 aG3MyK 2#Y5*r's\ X< uH [
•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。 X=[`+=
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 tg;AF<VI
8nTdZu  ]//D d/L6 =`t%p1 光栅结构参数 A&`7 l5~X r?R!/`f 7!q.MOYm
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 }q N
•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。 }b / G{92
•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。 *W<|5<<u@
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 eXQz Cm
 }^ ZPah }O8#4-E_Ji 光栅＃1 qViolmDz
N Bpf
 B'KZ >jO e2Df@ 8> =Cp}iM
•仅考虑此光栅。 3ms{gZbw
•假设侧壁表现出线性斜率。 F}4j m,w
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 $-lP"m@}
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 2@a]x(
oT[8Iu d1/ uI^8>
假设光栅参数： N}7tjk
•光栅周期：250 nm Jc, { n*
•光栅高度：660 nm [ FNA:
•填充系数：0.75（底部） B#K2?Et!t
•侧壁角度：±6° "hXB_73)V
•n1：1.46 b;$j h
•n2：2.08 qb$f ,E[
r^!P=BS{ 光栅＃1结果 v`9n'+h-c6 `+EjmY dS"%( ?o
•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。 UU 2 =W
•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。 \7A6+[
`fa
•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。 TkV*^j 5 ?o.Q  L
}&$5KiwV x)!NB99(tC 光栅＃2 |k= L&vs
"ju0S &
 yf7$m_$C'
exL<cN XV*uu "F
•同样，只考虑此光栅。 b+ J)
•假设光栅有一个矩形的形状。 mqb6 MnK -
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 V-%A m
假设光栅参数： d`&F
•光栅周期：250 nm )gP0+W!u
•光栅高度：490 nm y}!}*Qj+/
•填充因子：0.5 ,1&</R_
•n1：1.46 >6"u{Qmr
•n2：2.08 *WpDavovyB A?/(W_Gt^M 光栅＃2结果 pt+[BF 6P
a5# B&|#q 0N19R 5NN8
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 l:H}Y3_I
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 h$~ \to$C
•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。 dS m; e_s
c;pv< lX'
 ?O <D&CvB 文件信息 >g FEA0-
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 Z/hgr|&} @>sZ'M2mq
c})f&Z@< QQ：2987619807 I?!7]S n $
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