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摘要 ^Z,q$Gp~P On_@HQ/FI 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。 `C72sA{M. 1= VJ&D;  O1y|v[-BW 概述 v zo4g,Bj _t>"5s&i <=u m1P3X
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 G=/k >@Di
•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。 v ! hY
•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。 l?q qqB
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衍射级次的效率和偏振 ` }gbc 69 ]`o!1( GA 4`v!Z#e/aX
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 @tT-JwU
•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。 d5m`Bm-{
•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）。 WrGK \Vw[
•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。 oF:v
JDSS
•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。 K?.e |
 .IrNa>J~ $W8Cf[a 光栅结构参数 2)0b2QbQ `#s#it'y I[Ic$ta
•此处探讨的是矩形光栅结构。 MN8H;0g -
•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。 ii| ? ;
•因此，选择以下光栅参数： 8/%6@Y"Y*
- 光栅周期：250 nm 1} m3 ;
- 填充系数：0.5 _=f=f cl
- 光栅高度：200 nm |F$Bv Cg
- 材料n1：熔融石英 ;/O#4]2*
- 材料n2：TiO2（来自目录） }^ Fu lsC
PD[z#T!'  R[[ ,q:4 n%%7 KTqu 偏振状态分析 ht97s
\.{AAj^qD 7
h=QW 5
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 - xm{&0e)
•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。 $hrIO+
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 r`'y?Bra;
"9y(
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 C}}/)BYi VDF)zA1 V 产生的极化状态 jQs>`P-CM X$?3U!
 Zl/< w(f_  ^V*-1r1
BzJ;%ywS 其他例子 qi[Z,& ` u'bRp q1VH5'p@
•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。 u eb-2[=
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 afEF] i
NaU r!s  g(x9S'H3l \[:/CxP 光栅结构参数 N5U)*U'-u /*)Tl ( <*e
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 4$6T+i2E
•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。 B~o-l*
•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。 my FAKRc
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 h11.'Eej`
 d'
>>E &K+0xnUH 光栅＃1 _~'+Qe_o$5
<W)u{KS#TY
 Q%S9fq,q J%C#V}z7E 0ZpFE&
•仅考虑此光栅。 yCz|{=7"j
•假设侧壁表现出线性斜率。 tAu4haa4;
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ,,L2(N
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 cgu~
7 Cqcb>\X WCJxu}!
假设光栅参数： ow'Vz
Ay-
•光栅周期：250 nm 24 c ek
•光栅高度：660 nm p,g1eb|E
•填充系数：0.75（底部） ~X(UcZ2
•侧壁角度：±6° >g ll-&;t
•n1：1.46 13'vH]S$M
•n2：2.08 %(/!ljh_
F^$led1/F 光栅＃1结果 f l\aqtF yF._*9Q3hK Os%n{_#8
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 -f1k0QwL
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 ?L)
!pP]
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 ;TiUpg</_3 x`RTp:#  R8ONcG `Hx~UH) 光栅＃2 [P4$Khu$
1SIq[1
 RkeltE~u
Uggw -sRU HL3XyP7
•同样，只考虑此光栅。 1k%k`[VC
•假设光栅有一个矩形的形状。 0H_!Kg
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 wd@aw /
假设光栅参数： j9+I0>#X
•光栅周期：250 nm ppIbjt6r
•光栅高度：490 nm &ZHC-qMRK
•填充因子：0.5 M]v= -
•n1：1.46 x"P);su
•n2：2.08 |WryBzZ>on DHC+C4 光栅＃2结果 C`jM0Q
IxR?' _M[,! { C
•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。 Q cjc ,
•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。 ^-CINt{ 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。 x]mxD|?f
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 pg+[y<B 文件信息 l&YKD,H};
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