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摘要 ne N #Mo'A ] B
ZSW 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。 <Co\?h/< {9>LF  R(jp 概述 |Tn+Aq7 R5_xli% 0E[&:6#Y
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 WvV!F?uqZ
•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。 - \ {.]KL
•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。 Aj9<4N
AUZ^XiK
 K"lZwU\:On $9LI v
衍射级次的效率和偏振 3[*E>:)qh 'Z^-(xG,+ C t-^-XD
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 PNNY_t +I
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 ozF173iI
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 WS17DsWW
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 2`2S94'
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 j5eX?bi_v
 QLr.5Wcg> "n ,? ) 光栅结构参数 :PJ 5~7C F^La\cZ*' QQ1|]/)
•此处探讨的是矩形光栅结构。 bq+ Q$#F2X
•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。 ^5 {M@o
•因此，选择以下光栅参数： Ft} h&aYP
- 光栅周期：250 nm gK8E|f-z
- 填充系数：0.5 J erueF;J
- 光栅高度：200 nm 3m2hB%SNb
- 材料n1：熔融石英 iLd_{
- 材料n2：TiO2（来自目录） y+R *<5qC<
[^rMM1^,OB  0+H4sz%. m]XG7:}V0 偏振状态分析 <G+IbUG: ^)\z Zt3Y<3o
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 8v|?g8e3
•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。 e aNMcC1
•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。 f9ziSD#
g#??Mz
 CAs8=N#H% xna4W|- 产生的极化状态 oQsls9t hXF#KVqx
 `Z)]mH\ X  GxFmw:
;";#{ B: 其他例子 p bRU" qFV }Y0w R WfC2$z
•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。 vv 7T/C
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 u)Nm jW
VZ o,AP~  {y>o6OTITR j B.ZF7q 光栅结构参数 o?T01t= aC2cyUuaN e7# B?
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 Ei $@)qS/
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 i,3[0* ge
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 @U)k~z2Hk
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 C VyYV &U,
 j$%uip{ :< "b"{X" 光栅＃1 x{|`q9V~ N
{(00,6M)i
 K0YUN^St . #7B10 <E&[sQ |3
•仅考虑此光栅。 94H s.S)
•假设侧壁表现出线性斜率。 z]\CI:
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 =o<iBbK#|
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ytsPk2@WR
li`4&<WGC L2N O _N
假设光栅参数： ea\b7a*
•光栅周期：250 nm fc,^H&
•光栅高度：660 nm ]TTQ;F
•填充系数：0.75（底部） P.j0 Xlof
•侧壁角度：±6° Q*GJREC
•n1：1.46 d^.@~
•n2：2.08 r6u )
6J=
4ne95_i 光栅＃1结果 Gs0x;91 Y)7LkZO(y Y,
?- []
•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。 oph QdJM
•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。 .3Ag6YI0N
•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。 #&oL iz=hZ P p]Ygt'u  S ,'y
L7s PrZs@ Y 光栅＃2 %K$f2):
QnJ(C]cW
 \i}:Vb(^
/1!Wet}f LY? `+/
•同样，只考虑此光栅。 |V>_l'
/
•假设光栅有一个矩形的形状。 B(z?IW&
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 r^j iK\*
假设光栅参数： "j]85
•光栅周期：250 nm a2 vZ'
•光栅高度：490 nm 'T_Vm%\)
•填充因子：0.5 QL{ ^
•n1：1.46 u\ uY q
•n2：2.08 /2&:sHWW 6cm&=n_u 光栅＃2结果 Hyj<Fqr!.
-9( 9LU2 /^XGIQ/ W
•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。 mh8{` W &
•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。 P_:~!+W,
•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。 ;<? mMi@<E
$vQ#ah/k
 {)c2#h 文件信息 ;%/Kh :Vg
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