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摘要 5v1f?btc H)#HK!F6f 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。 EvA{@g4> !Db 0r/_:G  J$Huzs# 概述 4}mp~AXy;z 9wR-0E
) GtYtB2U
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 :` FL95
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 }o>6 y>=
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 T(<
[k:`
#.
mc+n:I
 {Pi+VuLE sY @S
衍射级次的效率和偏振 jlh yn0 CYIp 3D'k irqNnnMGEa
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 z^tws*u],5
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 qs$%/
•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）。 hqEn D
•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。 l)JNNcej
•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。 K|"97{*|2
 1h.Yp z u +59tX2@Q 光栅结构参数 /^#8z(@B .=y-T=} ;
E Nhy
•此处探讨的是矩形光栅结构。 *k&yD3br-V
•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。 H
l'za
•因此，选择以下光栅参数： N$Pi4
- 光栅周期：250 nm C~C}b
- 填充系数：0.5 .f+ul@o
- 光栅高度：200 nm I/whpOg
- 材料n1：熔融石英 T#L/HD
- 材料n2：TiO2（来自目录） a}oFL%=?
9XU"Ppv  <r[5 S5y 3*N-@;[>b 偏振状态分析 w!~%v
#
?Hb5<,1u3 .}AzkKdd@
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 s bWen?
•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。 w
Pk\dyP
•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。 ".n,R"EF
:/F= j;o
 -\Y"MwIED Z/y&;N4 产生的极化状态 =Gka;,n _?9|0>]xG
 a4 zq`n|3U  ?*2DR:o>@
M qy5>f) 其他例子 Gp0B^^H $ 8M{- RlR o\n9(ao
•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。 ^jY'Hj.Bs
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 xY3 KKje
ZGstD2 N$  - k$*@Hq L4fM?{Ic:s 光栅结构参数 [M:ag_rm+f 1qEpQ.:]( S4r-s;U-v/
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 !,;>)R
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 X(sN +7DOV
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 /dT7:x*
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 m7GM1[?r
 + [ +4h}? XI4le=^EM 光栅＃1 m|:O:<
DEdJH4
 3#=%2\ utH,pGs C. 15o<'4|=Lm
•仅考虑此光栅。 1@xmzTC
•假设侧壁表现出线性斜率。 /S}4J"
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 &, =Z
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 q<5AB{Oj?
.ZV-]jgr /-in:gX8
假设光栅参数： =) Aav!
•光栅周期：250 nm I$rnW
•光栅高度：660 nm A/WmV v6
•填充系数：0.75（底部） {S+ $C
•侧壁角度：±6° *,h g+?lZ
•n1：1.46 S<
TUZ
/;
•n2：2.08 V^v?; f?
<BUKTRq 光栅＃1结果 Cb`2" mpWS =vd9mb- P(n_eIF-f
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 'Gr }<B$A3
•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。 [iT*L) R4
•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。 xsPY# BZ '63  /o$C=fDF EFd9n 光栅＃2 T - ;|E^
'@jP$6T&
 &bIE"ZBjt
|8DMj s()* d*M:P jG@
•同样，只考虑此光栅。 T>$S&U
•假设光栅有一个矩形的形状。 rw9 m+q
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Rxl )[\A*
假设光栅参数： *$+:Cbe-F
•光栅周期：250 nm )BJ Z{E*
•光栅高度：490 nm V2v} F=
•填充因子：0.5 \dB)G<_
•n1：1.46 >[$ j(k^
•n2：2.08 {.,-lFb\ ./Y5Vk#Rp\ 光栅＃2结果 I(bx CiRV
+\Zr\fOe|% ,MmX(O0
•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。 UWf@(8
•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。 <w9<G
•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。 T@{ }!
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 c9uln 文件信息 B % L dH
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Omkp jr(1 QQ：2987619807 Ig.9:v `
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