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摘要 ^dYF FKQ qECc[)B 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。 6jPaS!E ;T-i+_  IC92lPM } 概述 tojJQ6;J i ,4 }Jh!B|
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 jEit^5^5|
•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。 q,QMvUK:
•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。 _o' jy^
B/i,QBPF]
 ]rZ"5y D@>P%k$$s>
衍射级次的效率和偏振 [^1;8Tbk cV&(L]k >` |X~T</{8i
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 xqmJP bA
•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。 *ZKfyn$+~
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 b0m1O. &I_
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 q<,? :g$k
•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。 =WJ*$j (
 h9>~?1$lz YPf&y"E&H 光栅结构参数 s@^GjA[6+ W{ =>c/ pOlQOdl
•此处探讨的是矩形光栅结构。 3L=vsvO4
•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。 ~Jp\' P7*
•因此，选择以下光栅参数： - FA# hUK$
- 光栅周期：250 nm YpL{c* M
- 填充系数：0.5 N%_-5Q)so
- 光栅高度：200 nm o+/x8:
- 材料n1：熔融石英 _S2QY7/
- 材料n2：TiO2（来自目录） Z;7f
D
D
GOc!  fVb&=%e x4.-7%VV% 偏振状态分析 A}H)ojG'v UKMrR9[x* <`H:Am `
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 JgYaA*1X
•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。 aR*z5p2-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。 ]*[S# Jk
@~QW~{y
 , Z&"@g PO<4rT+B 产生的极化状态 #x':qBv# ~iEH?J%i1r
 _2 }i8q:  5c3 )p^ ]g
19 bP0y 其他例子 [M
Z'i/ cX E42MM l4L&hY^
•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。 l_ >^LFOA
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 t}_qtO7>
&" K 74  l)a]V]oQ RfEmkb<9Z 光栅结构参数 42ttmN 1F i/-Xpj]Zf 7=Ew[MOmM
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 `<b 3e(A
•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。 M:Xsw wq
•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。 #f\U3p
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 yZUB8erb.
 $-jj%x\} xo7H^!_ 光栅＃1 9_ KUUA
C;G~_if4PR
 fC&Egy R l^ENrv!] eaYQyMv@
•仅考虑此光栅。 [0Z
r z+q
•假设侧壁表现出线性斜率。 .!l#z|/x
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 2Z\6xb| u
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 |9~{&<^ X
2\CFt;fk F4 YCU$V
假设光栅参数： NVcL9"ht*@
•光栅周期：250 nm 8QXxRD;0:
•光栅高度：660 nm k
.KN 9= o
•填充系数：0.75（底部） F?T3fINR
•侧壁角度：±6° b@/z^k{ %
•n1：1.46 ,*@m<{DX)
•n2：2.08 bF| j%If%
2oGl"3/p 光栅＃1结果 -KCm#! &owBm pz ?U cW@ B{
•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。 tceQn
^| <
•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。 Pf F7*}P
•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。 CsQ}eW8uEf qyP@[8eH  vp[~%~1( IT'~.!o7/ 光栅＃2 M})2y+
{h7*a=
 ne oT\HV
]9l=geZd%; Fwm{oypg%
•同样，只考虑此光栅。 "m3u}!`3
•假设光栅有一个矩形的形状。 ,xn+T)2I
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 *h-_
假设光栅参数： =xS(Er`r
•光栅周期：250 nm #hH "g
•光栅高度：490 nm y9=/kFPR m
•填充因子：0.5 ;B:'8$j$
•n1：1.46 BBnj}XP*4
•n2：2.08 ZgcA[P Yih^ZTf]O? 光栅＃2结果 z%hB=V!~91
]mn(lK Fm#4;'x5E
•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。 pV =X
•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。 vAy`8 Q
•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。 #?@ k=e\
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 QDzFl1\P 文件信息 bO>Mvf
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 S "!nM]2L l=Jbu c
B ;SYO>.W QQ：2987619807 Ja4O*C<
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