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摘要 * Gj`1# Z$ av:%wJUl,$ 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。 _?$w8 S% hPCSAo!|  M &H,`gm 概述 NdX C8 y6MkaHW[m 2 =1qmQE
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 mC?}:W M@
•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。 &h=f
•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。 OqmW lN.?
2^:iU{
 NJOV!\k m#RMd,'X
衍射级次的效率和偏振 [MKt\( 4E1j0ARQQ R"\(a
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 U b4)x
•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。 !X-ThKEq
•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）。 'AmA3x)9u
•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。 bBGg4{
•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。 'GO *6$/
 E33x)CP |W& K@g$ 光栅结构参数 #c'}_s2F[ #BZ5Mxzj bQI.Qk
•此处探讨的是矩形光栅结构。 4!
F$nmG)
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 tq=M 9c
•因此，选择以下光栅参数： (#>Q#Izr
- 光栅周期：250 nm u^ x<xw6f
- 填充系数：0.5 x@pzgqi3
- 光栅高度：200 nm s t#^pWL
- 材料n1：熔融石英 s!Iinc^p
- 材料n2：TiO2（来自目录） &lxMVynL
??++0<75  r]w y-GT o_ [I#PT 偏振状态分析 :r{W)(mm K f)$/W4 B rZ17
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 l}#d^ S/
•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。 |O"Pb`V+
•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。 !MmbwB'
fQ_tXY
 PMvm4< F`+S(APT8 产生的极化状态 A v;NQt8ut <Oy2 JjY
 *0r!eD
 twa H20
xr!A>q+@i 其他例子 ww'B!Ml>F i=f hK~Jd f;&XTF5D^
•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。 i"E_nN" V
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Z hCjY
Z Ox;]D"s  x$S~>H<a K;TTGK 光栅结构参数 |47 2X &e = Fq{#s C> x'%vL",%
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 :
>$v @d
•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。 /~?[70B }E
•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。 1Eryw~,,9i
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 PX?^v8wlqL
 >F/E,U ] l[nf"' 光栅＃1 Y$qjQ 1jF+
YC*`n3D|'
 |UcF%VNnz1 x"Ij+~i{l x3jjtjf
•仅考虑此光栅。 ~BBh 4t&
•假设侧壁表现出线性斜率。 E6- ~
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 5yroi@KT
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 5iGz*_
m
oiz]Bd ItAC=/(d
假设光栅参数： V9`jq $
•光栅周期：250 nm /5\{(= 0
•光栅高度：660 nm Q"o JhxS
•填充系数：0.75（底部） 1X?q 4D"
•侧壁角度：±6° JNu+e #.Y
•n1：1.46 ;N
_ %O
•n2：2.08 :"+3Uk2
8yuTT^ 光栅＃1结果 C Y!H)6k FGpV
]p =]<X6!0mR
•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。 .O{_^~w_q
•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。 Y@b|/+
•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。 ~UsE"5 M%Q_;\?]  $^#q0Y x + ^4HCyW 光栅＃2 ]:4\ rBR3
"YV vmCp
 ',6d0>4 *
pWb 8X}M VB4ir\nF
•同样，只考虑此光栅。 r F to1m
•假设光栅有一个矩形的形状。 H.[( `wi!I
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ,Fu[o6x<^
假设光栅参数： +n|@'= ]
•光栅周期：250 nm 01+TVWKX
•光栅高度：490 nm q6P5:@
•填充因子：0.5 TZObjSm_v
•n1：1.46 ?A 5; "
•n2：2.08 4& B|rf M7(]NQ\TQ 光栅＃2结果 -TyBb]
F Zk[w>{ z*N%kcw"
•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。 asYUb&Hz88
•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。 XBTjb
•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。 Z&GjG6 t
?"p.Gy)
 DM{Z#b ] 文件信息 (i]0IYMXy*
: )k|Onz
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ban;HGGNG{ QQ：2987619807 N9O}6
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