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摘要 ^ 9UKsy/q Tq,Kel 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。 8XI G<Nc 0[/ >>
!ws  DY/xBwIF 概述 KLrxlD4\ aSkH<5 i`v #`?B:
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 _8P0iC8Zg#
•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。 % \IB _M
•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。 JTA 65T{3
@ (<C {
 roz p | vL 0}e
衍射级次的效率和偏振 7&; M"?m& +twl`Z3 n la+ RK
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 #q#C_"
•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。 Dukvi;\
•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}4?, r
•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。 3 }~.#`QeY
•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@6+DHt
 wyJ+~ G'<:O(Imu 光栅结构参数 @K .{o' nI]8w6eCV cuzU *QW"g
•此处探讨的是矩形光栅结构。 A{X:p3$eN
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 AtU%S9
•因此，选择以下光栅参数： xU <WUfS1
- 光栅周期：250 nm Sy() r 6n
- 填充系数：0.5 wr>[Eo@%\
- 光栅高度：200 nm Z$jqB~=^e
- 材料n1：熔融石英 d^h`gu~3
- 材料n2：TiO2（来自目录） v_^>*Vm*
{ 02$pO  ;G QCq@)- o_ng{SL 偏振状态分析 ~P! \;S @%iZT4`Ejf lidVe]>
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 !r^fX=X>'
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 T P3KT)
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 -J &y]'
iepol O=
 CZZwBt$P KEfN!6 产生的极化状态 ,i RUR 8 *{y({J
 O1+OE!w  )O+V ft&#
xB4}9zN s 其他例子 Z=R 6?jU*n <cm( QNdcC POXd ,ON9
•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。 ~ aBf.
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 @=<B8VPJd
d!57`bVOd  Q&5s,)w- /aV;EkyO, 光栅结构参数 ~#MXhhqB mY= Q#nG M:M"7>:
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 m+|yk.md
•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。 GBYeiEgZh
•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。 Kj53"eW
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 )WNw0cV}J>
 Efp[K}Z^$ 9QP- ~V{$ 光栅＃1 3QI. |;X
i2P:I A|@
 u_HCXpP!Q ]A=yj@o$xN w%1-_;.aU6
•仅考虑此光栅。 O\J{4EB@.
•假设侧壁表现出线性斜率。 N?EeT}m _
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 d%Ls'[Y^_0
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 3p1U,B}
<EKTFHJ! 1SF8D`3
假设光栅参数： p!o-+@av a
•光栅周期：250 nm -{XDQ{z<%
•光栅高度：660 nm ;RK;kdZ
•填充系数：0.75（底部） J
?0P{{
•侧壁角度：±6° "T@9#7Obu
•n1：1.46 QQ,V35Vp[
•n2：2.08 Hk
f<.U
CzDV^Iv;Q{ 光栅＃1结果 @?JFqwq! O70#lvsM; V]Rt[l]
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 m Ce"=[
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 WES$B7 y
•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。 hnimd~E52k (u4'*[o\t  W m&* I@oSRB 光栅＃2 []jbzVwS2
<v 6W
l\
 ~8&P*oFC
JU#m?4g .?`8B9w
•同样，只考虑此光栅。 3#? 53s
•假设光栅有一个矩形的形状。 ^[&,MQU{7
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ~ o= kW2Y
假设光栅参数： .ah[!O
•光栅周期：250 nm ]D&U} n
•光栅高度：490 nm "$/1.SX;]
•填充因子：0.5 E!RlH3 })
•n1：1.46 7|xu)z YB
•n2：2.08 Bg[_MDWc-P F/PH= Dk 光栅＃2结果 9;Q|"
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Eunmc |xF!3GGms
•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。 v@4vitbG9
•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。 H $V`,=H
•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。 d}y")q|F
zR4]buHnE
 Z~w2m6;s 文件信息 g[*" LOw
OIK46 D6?.
 zGdYk-H3TH 0(>3L :
h=qT@)h1> QQ：2987619807 5 B t~tt
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