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摘要 {)Xy%QV 4z)]@:`}z 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。 afk>+4q d5 -qZ{ W  9u_Pj2%56. 概述 ;a3}~s ZC8wA;!z^ T{'RV0%
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 (' ~ LMu_
•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。 lx i<F
•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。 Hp?/a?\Xm
$ Q0n
 =u;MCQ[ JS77M-A c
衍射级次的效率和偏振 t,' <gI TZ`SZDc7_ JI5Dy>u:
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 s^SJ Y{
•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。 /R F7j;
•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）。 ce(#2o&`
•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。 N g,j#
•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。 _cwpA#x`}
 K^[?O{x^B adw2x pj 光栅结构参数 $!Dpj N 11lsf/IP Pc9H0\+Xk
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ^}r1;W?n
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 e(yh[7p=
•因此，选择以下光栅参数： 0$nj MnB2l
- 光栅周期：250 nm F[0]/
- 填充系数：0.5 OJxl<Q=z
- 光栅高度：200 nm 9FX-1,Jx
- 材料n1：熔融石英 ~XIb\m9 H
- 材料n2：TiO2（来自目录） D,6:EV"sa
/<3UQLMa  E.f%H( b Wjc'*QCP l 偏振状态分析 ,vDbp?)'U ##{taR8 y)*R V;^
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 <uJ@:oWG7
•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。 c9Yr w^
•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。 wS* E(IAl
p#B i>/C6
 OKV8zO ;\]@K6m/Ap 产生的极化状态 #1[u (<AS e;jdqF~v!
 v2?ZQeHr_(  Xeaj xcop#
ww/ Uzv 其他例子 6 nQq * ] (iS P%zK;#8V
•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。 Y0>y8U V
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 D]}G.v1
rGO8!X 3d  fIF8%J ^3 kP"9&R`E 光栅结构参数 "}!G!k: HV.t6@\}; =Uh$&m
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ;aBG,dr}i
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 ]tD]Wx%
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 }*-@!wc-N
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 PeT'^?>
 OY d !v`< O CUr{Nh 光栅＃1 ?EL zj
]!
dTG
 w eQ_*<5% Ib`XT0k OH88 n69
•仅考虑此光栅。 q@qsp&0/
•假设侧壁表现出线性斜率。 ~V-XEQA
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 g ?k=^C
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 [~^0gAlQC
xmG<]WF>E YN,A )w:]
假设光栅参数： ZEQ Ex]Y
•光栅周期：250 nm *Uh!>Iv ;
•光栅高度：660 nm
( =$ x.1
•填充系数：0.75（底部） G"6 !{4g
•侧壁角度：±6° zTp"AuNHN
•n1：1.46 _+,TT['57s
•n2：2.08 Rv=YFo[B
~zgGa:uU 光栅＃1结果 y*? Jui Q yuVs
YV@" rUl+
•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。 nu^436MSOa
•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。 6mE\OS-I
•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。 S 5U; #H pJ=#zsE0  GeqPRah .N3mb6#[R 光栅＃2 m[$_7a5
(mOtU8 e
 S3#>9k;p
;
KA~Z5x; &L :!VL{I
•同样，只考虑此光栅。 l.]xB,k
•假设光栅有一个矩形的形状。 B[}6-2<>?C
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 N;R^h? '
假设光栅参数： [RL9>n8f
•光栅周期：250 nm ,I9bNO,%JK
•光栅高度：490 nm >eaaaq9B-
•填充因子：0.5 H::bwn`Vc
•n1：1.46 jy lD6IT
•n2：2.08 QWU[@2@%r vIvIfE 光栅＃2结果 )_:NLo:
xoL\us`A teP<!RKNb
•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。 NRuNKl.v
•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。 8(De^H lO
•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。 j CY %|
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