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摘要 6] ~g*]T n' \poB? 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。 1qw*mV;W)_ S]7RGzFe  -2dk8]KB] 概述 )9L:^i6 q~^qf @GB~r fB[
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 =vv4;az
X
•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。 #s OkD
•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。 0koC;(<n
.5',w"R
 #N=!O/Y PN!N B.
衍射级次的效率和偏振 `(r [BV|h} q@i,$R jORU+g
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 uHv9D%R
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 7n-;++a5]
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 nQ0g,'o
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 4&Q.6 HkL
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 tntQO!pM
 5/:BtlF x a]<y*N?qu 光栅结构参数 ,<[Q /:}[ +[MzF EE[ vpoeK'bi,
•此处探讨的是矩形光栅结构。 |z!Y,zaX
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 !);kjX QS?
•因此，选择以下光栅参数： <$^76=x,8P
- 光栅周期：250 nm zqaz1rt[
- 填充系数：0.5 ?F@0"qi
- 光栅高度：200 nm W ?5u O
- 材料n1：熔融石英 ~mqiXr8
- 材料n2：TiO2（来自目录） &TmN^R>
~Bll\3-=  +Mb;;hb E1U~ ew 偏振状态分析 ;T Af[[P t,mD{ENm& H1]An'qz,
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 < p<J;@
•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。 Pa .D+
•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。 vjy 5 9m
+ht -Bl
 ##gq{hgjb$ hrpql_9. 产生的极化状态 Tl.dr Oy :;v 7
 x
\.q zi  6!|-,t><
a9CY,+ z5B 其他例子 SjT8 eH # jl;%?bx Sga/i?!
•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。 tpJe1 J<
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 !TJCQ[Aa }
> .L\ >  PVGvj c sx ;7 光栅结构参数 ,O[HX? > vJ__jO"Sq dqU
bJc]
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ,&Iw5E[
•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。 Xsvf@/]U
•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。 Zrtyai{8l
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 -6(u09mb_
 c#?JW:^|Df \,<5U
F0 光栅＃1 y^vB_[6l
/Ulv/Thl
 0ZY.~b'eu $F|3VQ~ ).[Mnt/Ft
•仅考虑此光栅。 ,/O,j
SRk
•假设侧壁表现出线性斜率。 4{?Djnh
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 1+1Z]!nG#!
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 mM| 313
"*E#4e[ Y`5(F>/RQG
假设光栅参数： x>5" 7MR`
•光栅周期：250 nm Uq0GbLjv"
•光栅高度：660 nm `Pa)H
•填充系数：0.75（底部） ^l}Esz`-M
•侧壁角度：±6° Ob:}@jj
•n1：1.46 &F4khga`^:
•n2：2.08 Pqe{ C?7B
ZJCD)?]=3 光栅＃1结果 ,G , '#] gxry?': HmWU;9Vn+
•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。 xZJ
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。 )Mw<e
•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。 P`JO6O :& mJBvhK9%  1bW[RK;GE dd+[FU 光栅＃2
0G-M.s}A
F9DY\EI
 Z83A1`!.|
$3aq+ w: )<w`E{q
•同样，只考虑此光栅。 Nqih LUv
•假设光栅有一个矩形的形状。 RP}.E i
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 $i s|B9 B
假设光栅参数： H-&Z+4 +Xs
•光栅周期：250 nm 86[/NTD<-
•光栅高度：490 nm *\9JIi 2
•填充因子：0.5 O>Y Xvu
•n1：1.46 fmuAX w>
•n2：2.08 *XRAM . 9 |Z25_sS 光栅＃2结果 Ep/ kb-~-
9$-V/7@) 8*sZ/N.
•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。 w Phs1rL
•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。 W0vdU; ?%
•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。 =y n|.%b
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 5v5 1:g>c 文件信息 crV2T
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JGS4r+ QQ：2987619807 i3T]<&+j5
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