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摘要 !,- 'wT<v Sh;`<Ggi~ 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。 BTsvL>Wy hgZvti  yO-2.2 h 概述 "eoPG#]& /XG7M=A$o <F`9;WX
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 TaF * ZT2
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 (9bU\4F\
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 F_u ?.6e]
bSM|"
 Eoz/]b D}%VZA}].
衍射级次的效率和偏振 ; 8VZsh 7<k r|- !}A`6 z
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 7|Vpk&.>
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 D _\HX9
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 zt((TD2
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 mj9|q8v{+
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 4o''C |ND
 w 8>lWgN ;[zZ I~wh 光栅结构参数 @#"K 6 2+|r*2_glo ?,v@H$)3_
•此处探讨的是矩形光栅结构。 J bim a>
•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。 >$<Q:o}^
•因此，选择以下光栅参数： r?`nc6$0|
- 光栅周期：250 nm E=v4|/['N
- 填充系数：0.5 `,
| l
- 光栅高度：200 nm uA ?a
Dj A
- 材料n1：熔融石英 \#h=pz+jb
- 材料n2：TiO2（来自目录） CE183l \
_ru<1n[4~  Ty 6 XU! R^E-9S\@ 偏振状态分析 q9(O=7O]- Pi&\GMzd Kd#64NSi$A
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 v@X [0J_8
•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。 Z,3CMWHg
•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。 R plcM%YJn
EY1L5 Ba.
 <^Q `
y Y 5>' (A> 产生的极化状态 (yu0iXZY c1]\.s
 >03JQe_#*L  n[-d~ Ce2{
~O~ we 其他例子 -mZ{ .\9 ?$7$ # DX WsM/- P1Y
•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。 TI'~K}Te
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 kr
?`GQm
KueI*\ p  :)e/(I] 4.&et()} 光栅结构参数 I>3G"[t }>Lz\.Z/+[ 3'Z+PPd!
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 v C R\lR+
•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。 *u <@_Oa
•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。 %ye4FwkRy
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 b~G|Bhx a
 !I 8( Y Y0OVzp9 b 光栅＃1 )ULxB'Dm
)\0c2_w>
 VM
ny>g&3 rNHV 20uR? /|@
•仅考虑此光栅。 =>h~<88#5
•假设侧壁表现出线性斜率。 @l2AL9z$m>
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 T\HP5&
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 Xp3cYS* u
#^/&fdK~A [2 6([H
假设光栅参数： KWV{wW=-
•光栅周期：250 nm q} R"
•光栅高度：660 nm 65A>p:OO
•填充系数：0.75（底部） [+y /qx79
•侧壁角度：±6° u"n ~ 9!G
•n1：1.46 3 ?(||h{
•n2：2.08 D&)gcO`\
Ol@
YSk d 光栅＃1结果 sXSZ#@u,WN RT2a:3 f ?G-a:'1!6
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 hMx/}Tw wt
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 <BN)>NqM
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 ~ #~Kxh ,Gd8 <  p>p=nL K f&>Q 6 {*] 光栅＃2 = %7 :[#n
3' 6>zp
 'x10\Q65[
7"y"%+ */ ,G,T&W
•同样，只考虑此光栅。 f;% 4O'
•假设光栅有一个矩形的形状。 N1!|nS3w
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Hw/1~O$T
假设光栅参数： Hca)5$yL
•光栅周期：250 nm /T*]RO4%>]
•光栅高度：490 nm j:,* Liz
•填充因子：0.5 m5LP~Gb
•n1：1.46 _hLM\L
•n2：2.08 ni]gS0/ B: uW(E
光栅＃2结果 6q8qq/ h)
fD|ox +kl@`&g a
•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。 [w~1e)D
•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。 Nr7MSFiL
•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。 bLoYg^T/
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 +B '9!t4 2 文件信息 .x1EdfHed/
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