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摘要 <=lP6B Mmn[o 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。 uxBk7E%6 N|; cG[W  m`|+_{4[n 概述 Al?XJ C B@ uPpP") pc #^ {-
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 G.; <?W
•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。 r+n&Pp+9
•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。 Pj$a$C`Z
*)Y;`Yg$
 a fjC~} md wY48b
衍射级次的效率和偏振 tSjK=1"} %rYt; 7B }v?{npEOt+
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 5:6 mpt n>
•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。 K% ;O$
>
•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）。 $JOIK9+3z#
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 n
D?XP<9UU
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 0x84 Ah)
 * i|hcD k jU=)4nx 光栅结构参数 XHV+Y+VG WH!<Z=#c} @Q'5/q+
•此处探讨的是矩形光栅结构。 db`<E
<
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 9P]T IV.
•因此，选择以下光栅参数： X6PfOep
- 光栅周期：250 nm jRGG5w}
- 填充系数：0.5
:geXplTx
- 光栅高度：200 nm wvfCj6}S &
- 材料n1：熔融石英 u931^~ Ci
- 材料n2：TiO2（来自目录） :=* -x
{^~{X$YI  3B,nHU BR|dW4\ 偏振状态分析 ?C_%"!GR wM><D rQ G|o-C:~
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 #SL/Jr
DZ
•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。 n_5g :`Y
•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。 ?[kO= hs
; qvZ *
 f+d{^- E-r/$&D5mP 产生的极化状态 B]jh$@ i+2J\.~U#G
 P0 W%30Dh  9"/{gf3 D
3>;U| |O 其他例子
3o/f#y 9t= erhUr M jHeUf
•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。 "5{ \0CfS
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 D 4@=+
`W"-jz5#=  U9Y'eP.2 r,F'Jd5 光栅结构参数 L/V3sSt |>VHV} 4)< =uD2j9!"7
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 cZ5[ A T
•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。 |G IT{_JE
•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。 LV`- eW
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 kQ|}"Tw7
 =\`9 \Gd )U8F6GIC&} 光栅＃1 i3YAK$w;&
R d 2*
 m"u 9AOH k h4 sEH \ @5W&Be^
•仅考虑此光栅。 lnTl"9F
•假设侧壁表现出线性斜率。 9;.dNdg>
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 e ;Q~P]x
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 Rb#?c+&#
NmK%k jCx N$p O] p
假设光栅参数： 6Bs_"
P[
•光栅周期：250 nm F
YcC2TM
•光栅高度：660 nm s9@IOE GAt
•填充系数：0.75（底部） W C}mt%H*O
•侧壁角度：±6° (Iu5QLE
•n1：1.46 @Yy=HV
•n2：2.08 7v1}8Uk
mh|M O( 光栅＃1结果 ?jy^WF` A9F Z` BC&Et62*
•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。 60-LpGhvy
•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。 %N>@( .
•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。 >C@fSmnOM 'M YqCfIK  aNfgSo05@n 76xgExOU?C 光栅＃2 ](^VEm}w;
AQ@A$
 `Q}.9s_ri
q18dSu +STT(b Mn
•同样，只考虑此光栅。 8&H1w9NrX_
•假设光栅有一个矩形的形状。 iQ~cG[6
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 G| ^tqI
假设光栅参数： ,1QU
•光栅周期：250 nm jU dW o}/
•光栅高度：490 nm CfA
F.H
•填充因子：0.5 0W#.$X5
•n1：1.46 R~)c(jj5
•n2：2.08 <Eq^r h %/s:G ) 光栅＃2结果 Ywlym\
[+
(iH5F9WO Z5_MSPm
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 t4 h5R
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 eRC@b^~
•与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 zI(b#eUF
o{m$b2BW
 0p:n'P 文件信息 2= u5N[*
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