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摘要 v dPb-z4 0>yu B gh 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。 s\.\z[1 wcL|{rUXba  `Gh #2 U 概述 _^p\
u G`z=qa j CUx [LZR7m
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 4B@Ir)^(*
•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。 Nx<fj=VJ
•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。 AizLzR$OG
[ N0"mE<
 a>eg H
o g ,j%feC3
衍射级次的效率和偏振 ; &
zBNj gqDSHFm: BCt>P?,UO
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 [q~3$mjQ
•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。 gNSs T])
•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）。 -qpe;=g&f
•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。 8YO` TgW
•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。 `}#n#C)
 0(+dXzcwM 4GexY Dk'# 光栅结构参数 8xYe aK *P+8^t#Vp 1
Lz
•此处探讨的是矩形光栅结构。 g4GU28 l
•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。 J+YoAf`hi
•因此，选择以下光栅参数： 9.Yn]O
- 光栅周期：250 nm 8\m[Nuq5
- 填充系数：0.5 =HHb ]JE
- 光栅高度：200 nm <' vtnz
- 材料n1：熔融石英 I~25}(IDZ"
- 材料n2：TiO2（来自目录） FIpJ>E"n
Q`BB@E  F`57;)F EkEQFd 5g 偏振状态分析 xDIl Yw,LEXLY *zWf8X
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 7Q Hrb'c
•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。 Y {2L[5_ 1
•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。 :@J.!dokF
L[lS
>4e N
 ^']* UD; ;D}E/' = 产生的极化状态
7?2<W-n _OJ19 Ry
 .%_=(C< E  Yn8aTg[J
|4F'Zu}g> 其他例子 %^bN^Sq
- >{#QS"J# 2UEjn>2
•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。 "^5 % g%
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 6<9gVh<=w
G/&Wc2k  YBQ{/"v%| z_ L ><}H 光栅结构参数 z=K hbh z&Lcl{<MA Vn6]h|vm
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 =B"^#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。 S3?U-R^`
•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。 Il$Jj-)
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 _yc &'Wq
 D@yu2}F{IY lM[FT=M 光栅＃1 W.TdhJW9
P]`m5 N
 8J 8@0 = Y-mc#{8 jU=n\o=?
•仅考虑此光栅。 r*t\F& D
•假设侧壁表现出线性斜率。 Y$ '6p."=
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 <xr\1VjA
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 %#@5(_'
&#<>fT_ B^"1V{M
假设光栅参数： U
)J/so )
•光栅周期：250 nm NSQ#\:3:S
•光栅高度：660 nm KNqs=:i
•填充系数：0.75（底部） ] F2{:RW
•侧壁角度：±6° I=K|1
•n1：1.46 3ULn ]jA
•n2：2.08 fi';Mb3B3
nSB@xP#& 光栅＃1结果 }vt> }%% !Bn,f2 i"
>kF@]c8
•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。 H]Vo XJ\*
•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。 d`4F
•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。 E>k!d'+tb Un\
T}
c  hbE~.[Y2r :U/ x ( 光栅＃2 ?TY/'-M5
?eri6D,86w
 3}2a3)
')1p ]% I|C++0
•同样，只考虑此光栅。 Ys@G0}\3G
•假设光栅有一个矩形的形状。 x 4;ndck%U
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 UGK,+FN
假设光栅参数： E{}Vi>@V?
•光栅周期：250 nm {Zr f >ST
•光栅高度：490 nm . ? *TU~S
•填充因子：0.5 #lO~n. +P
•n1：1.46 lW3wmSWn%
•n2：2.08 _vr;cjMI d^^EfWU 光栅＃2结果 0M 5m8
fkJE lO-F E *{_=pX
•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。 L3y`*&e >
•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。 yf2 $HF
•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。 {Q
AV
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5b9 文件信息 y rmi:=N(
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