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摘要 CA3`Ee+rD fl71{jJ_ 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。 v03 ^ *lyRy/POB  c HUj6'neO 概述 l TJM} K D'
`[y GC)xQZU)s
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 ka<rlh<h
•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 /t-
•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。 ]64?S0p1c!
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衍射级次的效率和偏振 7Yl y ^ (@c ZmU, 84y #L[
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 K~
VUD(
•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。 = ~ ="#
•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）。 to3D#9Ep
•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。 iYz!:TxP
•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。 YvPs
 R |K#nh A{ Ejk| 光栅结构参数 i]IZ0 .?Y *!u
a? ?& "!,
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ?OdJ t
•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。 d1/ uI^8>
•因此，选择以下光栅参数： N}7tjk
- 光栅周期：250 nm Jc, { n*
- 填充系数：0.5 [ FNA:
- 光栅高度：200 nm B#K2?Et!t
- 材料n1：熔融石英 "hXB_73)V
- 材料n2：TiO2（来自目录） b;$j h
qb$f ,E[  r^!P=BS{ ['_G1_p 偏振状态分析 `+EjmY dS"%( ?o ^6Y:9+
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 "~aC W~
•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。 H8?Kgaj~vf
•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。 :EZ"D#>y~
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0 3qB ZzM
O* 产生的极化状态 L\y>WR%s t"]~e "
 9UeK}Rl^n  PH3#\
v.
d=8q/]_p 其他例子 k c-v(WIC M}BqSzd* xbhU:,o
•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。 K(B|o6[
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 y}!}*Qj+/
}dO^q-t$3  -A17tC20J1 0s8w)%4$ 光栅结构参数 6zJfsKf$ B&RgUIrFoY #OVf2
"
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 #iAEcC0k5
•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。 V+2C!)f(
•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。 5rx;?yvn
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 B
M$+r(#t
 Wa+q[E M;K%=l$NG 光栅＃1 GV T[)jS
smN |r
 qg#|1J6e 27-GfC=7* aZ{]t:]
•仅考虑此光栅。 mh=YrDU+L
•假设侧壁表现出线性斜率。 9akIu.H
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 /vLdm-4
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 0O:')R&
Xv'5%o^i* Z&E!m
假设光栅参数： Au-h#YV
•光栅周期：250 nm R:t>P Fwo
•光栅高度：660 nm oyeJ"E2
•填充系数：0.75（底部） :AM5EO
•侧壁角度：±6° o)pso\;
•n1：1.46 3.?kxac
•n2：2.08 ht 1d[
a{FCg%vD) 光栅＃1结果 r 1)@ 7Nt yMoV|U6 _r U%DL?
•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。 W dN OE;R
•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。 3EN(Pz L
•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。 Lradyo44u\ n$O[yRMI[  J@vL,C)E6 C>:'@o
Z 光栅＃2 nPU=n[t8O
~l@
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 ?' :v): J}
q Xw^y ~d072qUos
•同样，只考虑此光栅。 6,q }1-
•假设光栅有一个矩形的形状。 $)O=3dNbo
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 j aEU z5
假设光栅参数： KtO|14 R:
•光栅周期：250 nm HDY2<Hzc
•光栅高度：490 nm muJR~4
•填充因子：0.5 A YP*J
•n1：1.46 Adma~]T9
•n2：2.08 V|n}v?f_q _vV3A3|Ec, 光栅＃2结果 34gC[ G=
r$
8 ^K\oF >3Mz s AH\
•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。 %qYiE!%&
•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。 5u89?-UD
•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。 +338z<'Z!
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 7B)m/%>3s 文件信息 'C2 X9/!,
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u9zEhfg8 QQ：2987619807 s1GR!*z>
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