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摘要 x3"#POp #gcF"L| | 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。 1OF&
* ,5 * eX  _\GC( 概述 n= u &uqA* 9b*nLyYVz ut I"\1hQ
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 y7i* s^ys{
•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。 Os1>kwC
•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。 d|yAs5@
!f+H,]D"
 G JqJlgHe jWE :ek*
衍射级次的效率和偏振 <fFTY130: xsMBC
9BuSN*4
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 Oa l3rb
•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。 &mtJ Rfnu
•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）。 uPl\I6k
•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。 D'Y-6W3
•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。 q CnZh J
 eXf22;L z 0ok-IHE< 光栅结构参数 !GNBDRr ] A+?EE2/ PJL=$gBgKk
•此处探讨的是矩形光栅结构。 t?'!$6
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 C
.~+*"Vw
•因此，选择以下光栅参数： {R? U.eJW
- 光栅周期：250 nm
ftF@Wq1f
- 填充系数：0.5 +P`*kj-P\
- 光栅高度：200 nm `.Qi?* ^
- 材料n1：熔融石英 Evjj"h&0J
- 材料n2：TiO2（来自目录） \hEN4V[
Nu?-0>  n4#;k=mA d!
LE{ 偏振状态分析 +y3%3EKs1~ d5gR"ja vz7J-CH
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 q;][5
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 hj.a&%
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 8;+B*+%@n
j4uvS!
 ? }U( 3 %*0 ^0wz 产生的极化状态 h* u 7O J'){R$
 70Wgg ty  Pf\D-1gi
l)&X$3? tz 其他例子 &b%zQ4%d-` Tw;3_Lj ~2QR {; XQ
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 =aBctd:eX`
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 NP/Gn6fr
n4R(.N 00  UZJCvfi &N\jG373 光栅结构参数 ~ijVmWNk xk5@d6Y{r 5a|w+H O,
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 <#u=[_H
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 }n3/vlW9
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 ~^r29' 3
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 f-`)^ 5E
 #\ X#w<\? J :V 6 光栅＃1 :?g:~+hfO
W;!}#o|%s
 K,:cJ 5?3Me59 A|X">,A
•仅考虑此光栅。 KmA;HiH%J
•假设侧壁表现出线性斜率。 ~l]ve,W[
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 W"}M1o
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 @ oV9)
Cko L TY =,_ +0M9
假设光栅参数： NnDxq%l%
•光栅周期：250 nm +RYls|f
•光栅高度：660 nm &h^9}>rVjV
•填充系数：0.75（底部） !O: y@
•侧壁角度：±6° jU9$Ehg
I
•n1：1.46 -y8`yHb_
•n2：2.08 _lGdUt 2
[BqHx5Xz( 光栅＃1结果 uao0_swW5 o7sT=x9 @,cowar*
•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。 7!EBH(,z
•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。 #t: S.A@
•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。 & :d H, 3L_\`Ia9  kt["m. =}DR)
9 光栅＃2 LWz&YF#T-
,!Z *5
 V-Sd [
xp }hev^@$ _m
gHJ 0v'
•同样，只考虑此光栅。 \eT5flC
•假设光栅有一个矩形的形状。 'rO!AcdLU
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 d% RC
假设光栅参数： *n 6s.$p)%
•光栅周期：250 nm CF&6J$ZBgJ
•光栅高度：490 nm `.FF!P:{C*
•填充因子：0.5 qln3 k`
•n1：1.46 <`B,R*H{
•n2：2.08 Mn2QZp4 C)@y5. G; 光栅＃2结果 6@{(;~r
uW@oyZUj j.w@(<=x
•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。 Sa?ksD2IaB
•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。 Li/O
•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。 _wkVwPr
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 K]s[5 文件信息 TMlP*d#
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