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摘要 "QS7?=> *F 6~>k]G 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。 '%N)(S`O7P R 0}%  sf0U(XYQ^ 概述 J]B5w{??b sN2l[Ous {+Yo&F}n
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 e.V){}{V
•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。 {A UEVt
•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。 H
#_ Z6J
,-)1)R\.
 mX^RSg9 E} $ cSZ X#\
衍射级次的效率和偏振 2l?J9c}Wo f6 nltZ K<GC P2
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 I]X<L2
•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。 Sdp1h0E}7=
•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）。 6-"&jbvm
•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。 46~ug5gV
•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。 I2' ?~ Lt
 9 lv 2 if>] )g2lr 光栅结构参数 &bQ^J%\ e-mlvi^- 4a-wGx #h
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ^MUM04l
•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。 ^iNR(cwgX
•因此，选择以下光栅参数： 0P(}e[~Z
- 光栅周期：250 nm Q*:
Ow]
- 填充系数：0.5 zdCt#=QV?R
- 光栅高度：200 nm
t2iFd?
- 材料n1：熔融石英 d@ hJ=-4
- 材料n2：TiO2（来自目录） zYgLGwi{
kWFR(J&R  z61
o6mb ? t-2oLE 偏振状态分析 |4vk @0 L 5 *_# " V QI7lJV"
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 G1 rgp>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。 ^gG,}GTl
•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。 ( C&f~U
{`VQL 6(i
 +dfSCs a'BBp6 产生的极化状态 c{~*\& -IE;5f#e
 NQmDm!-4  /1*\*< cs
D%zIm,bf 其他例子 < $E8T>U 9V~yK? Wxjpe 4
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 lI9 3{!+>
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 RW 5 T }
+xMDm_TGLA  kDsUKO
p
TO< g@u]* 光栅结构参数 d=[ . %llG/]q# FE`J.aw^X
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 VrpY B U
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 [*fnTy
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 \2Yh I0skW
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 =$MV3]
 piU4%EO ?S"xR0 * 光栅＃1 V%))%?3x_
a.P^+h
 >a,w8 ^7 AW w:N6\ .$Y[>9
•仅考虑此光栅。 1z)+P1nH]
•假设侧壁表现出线性斜率。 xe d$z
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 X:YxsZQ 5Y
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 bbz86]AhY
m|!sY[! I)clGMS,
假设光栅参数： _ v-sb(*
J
•光栅周期：250 nm * {uu_O
•光栅高度：660 nm l!
GPOmf9`
•填充系数：0.75（底部） s;bqUY?LD
•侧壁角度：±6° ak%8|'}
•n1：1.46 sviGS&J9h
•n2：2.08 _$r+*nGDz
W*P/~U= 光栅＃1结果 {|qz> [=Xvp z ST{<G
•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。 kM .zX|_
•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。 ;lGjj9we>
•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。 dme_Ivt E5B:79BGO  Zvc{o8^z ZW2U9 光栅＃2 ss*dM.b
Ax&+UxQ0|
 w!61k \
\2 uQ"kJC #U^@)g 6
•同样，只考虑此光栅。 `Do-!G+W
•假设光栅有一个矩形的形状。 HH^eEh4g
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 lE 4.O
假设光栅参数： h 9No'!'!
•光栅周期：250 nm \MnlRBUM,
•光栅高度：490 nm f)>=. sp
•填充因子：0.5 DEs/?JZG
•n1：1.46 'En 6h" {
•n2：2.08 F;kNc:X`) u\50,N9Wp{ 光栅＃2结果 (R{W Jjj
n<?:!f` M5wj79'l"
•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。 p9 %7h.
•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。 NT :p6(s^
•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。
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 H.*Xo ktC] 文件信息 k5 (@n>p
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0m !+gZ@ QQ：2987619807 >a[)F
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