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摘要 $(yi+v 4 4WyfpTJ* 光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 !,J] 5$M 8|!"CQJ|H  %_ 39W a 概述 %?/vC 6 mZnsr@KF ?2gXF0+~Y2
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 \z@ :OR,
•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。 tC /+
•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。 au+:-Khm
OSh'b$Z
 :$XlYJrjK x%dVD
衍射级次的效率和偏振 &EC8{.7 =""5
c dD
6jMl
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 Q}
-YD.bx3
•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。 j0=H6 Y
•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）。 .F\[AD 5
•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。 m_;XhO
•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。 ZlQ&m
 @cG+ D TyR@3H 光栅结构参数 M~9IL\J^G VAdUd { i\K88B&24
•此处探讨的是矩形光栅结构。 F *4 G@)
•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。 2UBAk')O}
•因此，选择以下光栅参数： (;N#Gqb6l
- 光栅周期：250 nm c11;(
- 填充系数：0.5 ++|e
z{
- 光栅高度：200 nm 83 )m#
- 材料n1：熔融石英 a\p`J 9Z@
- 材料n2：TiO2（来自目录） J Fkx= X9&>.?r D3+<16[, 偏振状态分析 _( QW2m?K K j-zEl {Bpu-R&T
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 EgOiJH
•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。 Xw162/:h
•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。 NMN&mJsmh
Pf3F)y [=
 _|CO nm +a+DiD>./ 产生的极化状态 hu ~XFRw15 J[\8:q E
 k+eeVy  h~Z:YY)4
B\~(:(OPM] 其他例子 IL%P\Zs FJsM3|{2=d IKp/xj[!
•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。 a L8Z| *
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ;"NW= P&
#V@vz#bo=  VF~kjH2>
yp TH=]y 光栅结构参数 <4"Bb_U h9&0 "LHr T^2 o' _:
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 @3?dI@i(
•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。 `pd+ as
•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。 suN}6C I
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 h0-CTPQ7A
 P#,g5 l~x
6R~q 光栅＃1 L,sXJ23.
aBKJd
 YG#{/;^nm) 1L4v X @CA{uP ;
•仅考虑此光栅。 6PLdzZ{
•假设侧壁表现出线性斜率。 c u4 |!s`#
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Lv- M.
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 6^z):d #u
8~iggwZ~h" rpL]5e!
假设光栅参数：
\Bl`;uXb
•光栅周期：250 nm 0E^S!A 7
•光栅高度：660 nm p7,dl *'
•填充系数：0.75（底部） #ahe@|E'Y
•侧壁角度：±6° w2V:g$~,
•n1：1.46 )24
1-b V
•n2：2.08 lh;;%@1DM
n-C FB:L 光栅＃1结果 F441K,I U)_x(B3d/
YS>VQl
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 9i!|w kx
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 rKr\Qy+q
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 A3Vj3em H `_{n<  _Hv@bIL' @[O|n )7 光栅＃2 *,Sa*-7(
S8;5|ya
 2J t *s$
AN+S6 t vgKdhN2kI
•同样，只考虑此光栅。 Yo,n#<3 7
•假设光栅有一个矩形的形状。 v(Q-RR
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 69zM WuY
假设光栅参数： b25C[C5C
•光栅周期：250 nm UQJ
•光栅高度：490 nm 'CvV Ktk
•填充因子：0.5 `q7X(x
•n1：1.46 Dx G8`} +
•n2：2.08 uL=F K mz 3Dt> 光栅＃2结果 k 1HCPj
N?c!uO|h| 'H'R6<z5
•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。 G g{M
•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。 +\25ynM
•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。 Ji0FHa_
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 US] I[Y6V 文件信息 @}_Wl<kn
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