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摘要 H;Gd )]{& 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。 Rip[ !CLL{\F  T ^H`$;\ 概述 >/7[HhBT p1fy)K2{,j >: P-3#e*
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 3`{[T17
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 m-R ` (
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 `.YMbj#T
4n/CS AT1
 XT\Q "=FD ^vc#)tm5p
衍射级次的效率和偏振 J#Agk^Y 5 5 0< 0ae}!LO
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 *.zC 9Y,
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 &u0on) E
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 kRB2J3Nt.
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 MXynv";<H
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 ci`N ,&:R
 <26Jif: c'Zs2s7$ 光栅结构参数 #& & d5 U +]g F/U38[
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ])mYE
}g
•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。 +t p@ Tb
•因此，选择以下光栅参数： LAv!s/ O$=
- 光栅周期：250 nm 7hl,dtn7
- 填充系数：0.5 6 q@VkzF
- 光栅高度：200 nm ;1>)p x**
- 材料n1：熔融石英 SAN/ fnM
- 材料n2：TiO2（来自目录） 99?:
9g
+t<'{KZ7;  laGIu0s { ~k/GmH 偏振状态分析 Uf<IXx&; kUQdi%3yY; lvIdYf$?
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 ]VHO'z\m
•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。 $s!2D"wl n
•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。 'v_VyK*w
W3Dtt-)E
 2[Vs@ X h|XLL| : 产生的极化状态 "oo
j; 'Y:ZWac,
 Oh/2$72  dnstm@0k
^Mi&2AvS 其他例子 DT>Giic afj[ HJbY -%>.Z1uj
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 IjnO2X
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 4%,E;fB?=
d9yfSZ  a v4g/7= 1bpjj'2%x 光栅结构参数 kY]^~|i6 kc }&\y h-=lZ~W~
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 I9E]zoj8
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 -+ Ab[
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 qo5WZ
be
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ahx*T i/ e
 LM?UV)
e$=0.GWT 光栅＃1 br_D
Orq|
myb v D
 $C~OV@I 5_= HtM[v] Qr$Ay3#k
•仅考虑此光栅。 H?W8_XiN
•假设侧壁表现出线性斜率。 !i*bb~
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 qo62! q
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 j3)fmlA
\1cJ?/$_Of R[_UbN 28
假设光栅参数： pZO`18z
•光栅周期：250 nm D}6 ~2j
•光栅高度：660 nm H3qM8_GUA
•填充系数：0.75（底部） 2'5%EQW;0y
•侧壁角度：±6° GV(@(bI*
•n1：1.46 9#ZR0t.cY
•n2：2.08 89X`U)W s
s'^"s_j 光栅＃1结果 6;vfl* cR"?EQ] `N l8Ks{(wh
•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。 Mo_(WSs
•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。 ?5M Op
•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。 6
s1lf! yp.\KLq8)  #gd`X|<Ch A q:1 光栅＃2 y?*4SLy
pQf5s7
 5
Yf
T
yPhTCr5pK 'k?*?XxG
•同样，只考虑此光栅。 ^ ;XJG9a0\
•假设光栅有一个矩形的形状。 T\Ld)'fNv
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 >V1v. JH
假设光栅参数： {e'V^l.v
•光栅周期：250 nm |H7f@b]Sk
•光栅高度：490 nm F ;;\I
•填充因子：0.5 I# U"DwM
•n1：1.46 XlGDv*d:#d
•n2：2.08 LIZsDTU `bx}!;{lx 光栅＃2结果 z c7P 2@
0.}WZAYy~ ]E !b&
•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。 01/yog
•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。 Nn]|#lLP
•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。 236,o
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0k\BE\PQk
 N|53|H 文件信息 i r/-zp_
zv}3Sl@
 q"O4}4` yE4X6
_bm8m4Lk QQ：2987619807 Bc^ MZ~+ip
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