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摘要 dh/:H/k kR wrG*1+r 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。 89l_%To kt1f2cj  ~E^EF{h
概述 p!'wOThO` se_zCS4Y +bm2vIh$
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 RA[` Cp"
•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。 !W$3p'8Tu
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 ?p5RSt
BHj]w*Ov
 },a|WL3^ D .C m&
衍射级次的效率和偏振 !xo@i XL cb%w,yXw #Mbt%m
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 &P3B
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 8Z3+S)6
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 *MagicA
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 Wc3!aLNx
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 kq%`9,XE
 (%0X\zvu/ qC\$>QU} 光栅结构参数 3"[ KXzn LO"HwN43h PLLlo~Bb
•此处探讨的是矩形光栅结构。 /Hzh gMV3
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 Y SrFHVq
•因此，选择以下光栅参数： l}Xmm^@)
- 光栅周期：250 nm q=?"0i&V
- 填充系数：0.5 tW=0AtZl]
- 光栅高度：200 nm
j M p{
- 材料n1：熔融石英 X_!mZ\H7
- 材料n2：TiO2（来自目录） Jy|Mfl%d
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wHuL\  #-l k=> wFqz.HoB 偏振状态分析 * fd` .} Mx r# jilO% "
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 r kD4}jV
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 t*}<v@,
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 [2\`Wh:%P
T@Q <oNU
 :m$%D]WY W'
2)$e 产生的极化状态 O_iX 1@SW -x_iqrB
 u k'<9 g^  $!vi:+ED
'6WDs]\ 其他例子 fGe{7p6XV* +?@qu x! wUV%N ZB
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 lmc-ofEv
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 3o^V$N.
', &MYm\  {(MG:
B
Y-{spTI 光栅结构参数 blPC"3}3Vd ud#8`/!mq r=[} 7N
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 Fh/C{cX9g
•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。 <1LuYED q
•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。 :YI>AaYWDO
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 sO6t8)$b
 ~w*ojI '{u#:TTj 光栅＃1 'K"*4B^3
|$w-}$jq5
 Qp?+_<{ bG&qgbN> Uh8ieb
•仅考虑此光栅。 $Yxy(7d7w
•假设侧壁表现出线性斜率。 a|53E<5X
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 VsM N i#?
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ZT8j9zs
A3$b_i @P 1e+?O7/
假设光栅参数： lKwcT!Q4
•光栅周期：250 nm b>(l F%M
•光栅高度：660 nm ;7A, 'y4f
•填充系数：0.75（底部） P3|<K-dFAK
•侧壁角度：±6° x}[` -
•n1：1.46 +~v(*s C
•n2：2.08 a RwBxf
c8s/`esA 光栅＃1结果 mN Y z7N x M[#Ah) .0Z vCv:>
•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。 e+WVN5"ID>
•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。 < KA@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。 }.vy|^ X ZM .g +-9  ZSSgc0u^? R}Y=!qjYE= 光栅＃2 ;v'Y' !-J
~e8n yB
 fpi6pcof
a+i+#*8wm 7EXmmB~>,
•同样，只考虑此光栅。 ]*h}sn=
•假设光栅有一个矩形的形状。 bW|y - GM
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 c%!wKoD
假设光栅参数： d!:So Z
•光栅周期：250 nm 4{g|$@s(
•光栅高度：490 nm OXB-.<
•填充因子：0.5 w1b
<>A?87
•n1：1.46 dp70sA!JF
•n2：2.08 T1&H! MO/N*4U2 光栅＃2结果 9="sx 8?
do,X{ \ nSiNSLv
•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。 Hdx|k=-Q^
•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。 <hbbFL}|%
•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。 6zWvd
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 (c2\:hvy 文件信息 L /> GYx
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