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摘要 h $\+r< @log =^ 光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 ruqx #]- Hz A+Oi  o]Ln:k l 概述 f+A!w8E wD9Gl.uQ uLr 9*nxd
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 a-nf5w>&q
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 e* 2ay1c
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 x !)[l;
!\e&7sV~Q
 bBwMx{iNNz Ed&;d+NM
衍射级次的效率和偏振 kd0~@rPL Z]Zs"$q@ z>n<+tso
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 , Oqd4NS
•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。 [):&R1 U
•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）。 e G8Z n<:s
•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。 3WH"NC-O<
•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。 ?U}Ml]0~
 6x6xv:\ 4 VPJv>^ 光栅结构参数 j?eWh#[K" CuS"Wj hu=b ,
•此处探讨的是矩形光栅结构。 h ~\bJ*Zp
•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。 49/j9#hr
•因此，选择以下光栅参数： R9dC$Y]\M
- 光栅周期：250 nm \W^+aNbv=8
- 填充系数：0.5 [1Os.G2
- 光栅高度：200 nm *ud" ?{)Z
- 材料n1：熔融石英 ~c;D@.e\
- 材料n2：TiO2（来自目录） u0 &
aw
`#v(MK{9+V  T*m;G( t A,#!Z0 偏振状态分析 n aQ0TN, WKHEU )'! J}c`\4gD
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 Hh|a(Zq,
•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。 $
N7J :Q
•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。 h[Hn*g
AdCi*="m
 ch^tq",1> hqPpRSv' 产生的极化状态 FN-j@ 'Fe1]B"Y
 YLEk
M
 :yLSLN
z } L3// 其他例子 uTSTBI4t C>1fL6ct |fQl 0hL
•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。 d;Uzl 1;
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 =Wb!j18]
LTSoo .dE 
]+ \]2`? .:<-E % 光栅结构参数 I eQF+Xz ;k<n}shD 9`3%o9V9Y
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 Cfz020u`g
•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。 3 19 &:
•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。 K1vm
[Ne
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 d=q&UCC
 'h?;i2[ P^1+;dL, D 光栅＃1 ev bqBb21b
6NvdFss'A{
 pi'w40!: FIB 9W@oao uk8vecj
•仅考虑此光栅。 ZTq"SQ>ym
•假设侧壁表现出线性斜率。 9c /&+j
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 8T}Ycm5}
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 L_3undy,
{5ujKQOcR r306`)kX
假设光栅参数： >
xc7Hr~
•光栅周期：250 nm G=[ =[o\
•光栅高度：660 nm "R"7'sJ MI
•填充系数：0.75（底部） F<KUVe
•侧壁角度：±6° Jgf73IX[
•n1：1.46 F?+K~['i
•n2：2.08 z}Qt6na]-
? qn0] . 光栅＃1结果 ~S\Ee 2e> l'_P]@* R\L0
•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。 +m> %(?=A
•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。 E(5'v r0
•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。 y~&R(x~w :r<uH6x|  [OH9/ " ' >GZB 光栅＃2 qRD]Q
1gq(s2 izy
 g$qNK`y
\]uo^@$bm 1 LgzqRq
•同样，只考虑此光栅。 O23dtH
•假设光栅有一个矩形的形状。 !'4HUB>+
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Q%.V\8#|V
假设光栅参数： XO*|P\#^
•光栅周期：250 nm RHV& m()Q
•光栅高度：490 nm G0Q8"]
•填充因子：0.5 %;SOe9
•n1：1.46 K_@[%
•n2：2.08 wnf'-dw] J/M_cO*U 光栅＃2结果 =Q % F~
4M)
s :hre|$@{a
•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。 X 8TwMt
•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。 7XE |5G
•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。 Iz'*^{Ssm
82w='~y
 R$'0<y8E*] 文件信息 &zl=}xeA
"=7y6bM
 )qGw!^8 Ppw0vaJ^
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