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摘要 v a
j " .:b43Z 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。 }m0h q+p^ C.}Vm};M 
]6 ]Nr 概述 Da 8{== Fi!XaO xfJ&11 fG2
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 skR I \
•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。 >[|Y$$
•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。 TB
YoEL|r|
 V]I+>Zn| 7 #3m7`}c
衍射级次的效率和偏振 w~I;4p~(N l9up?opq Q!_@Am"h
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。
c!} )%{U
•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。 iY HC a }
•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）。 KeiPo KhZi
•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。 'z.:
e+Q_
•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。 >UUT9:,plA
 &z" sT*3 6EeK5XLf, 光栅结构参数 _YM]U`* ^w*$qzESy A J`R2
$
•此处探讨的是矩形光栅结构。 }qhNz0 *
•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。 PC3-X['[
•因此，选择以下光栅参数： h d E? %A
- 光栅周期：250 nm '7Aj0U(
- 填充系数：0.5 IFg(Ze~
- 光栅高度：200 nm e//q`?ys
- 材料n1：熔融石英 MH8 Selnv
- 材料n2：TiO2（来自目录） _x ;f TW0
C)| {7W 
t/HUG#W{ BDCFToSf| 偏振状态分析 }*ZO D1j 9/x_ p;bI 9/nS?>11
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 DKGZm<G>
•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。 7<ZCeM2x
•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。 $sX X6K),
;:)?@IuSy
 )(&WhZc Z "uthFE 产生的极化状态 8a SH0dX "ccP, #Y
 |G QFNrNx  p*^[
~} N
zw yK \j 其他例子 a#qC.,$A sb7~sa&- [qEd`8V (
•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。 5yhfCe m|
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Q41eYzAi
X+*"FKm S.  C "We>! ZrA
OX'>u9 光栅结构参数 eT|"6WJ:{ Ap fs&{Uy
jPjFp35;zb
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ;1&7 v
•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。 32N *E,
•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。 #el i_Cxe
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 vV?=r5j
 !AGjiP$ X~Yj#@ 光栅＃1 ,X2CV INb}
%Z"I=;=nxI
 l {7q( #)r
MJ )a Y2
•仅考虑此光栅。 9mT;> mE
•假设侧壁表现出线性斜率。 /4 R|QD
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 :] viLw\&g
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 $ 4&
)
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G]kv3F: BZP~m=kq
假设光栅参数： -PI_ *
•光栅周期：250 nm =nmvG%.h d
•光栅高度：660 nm i8tH0w/(M
•填充系数：0.75（底部） c-2##Pf_8O
•侧壁角度：±6° .\?)O+J!
•n1：1.46 wV9[Jl\Z
•n2：2.08 `oxs;; P
&mM[q 'V 光栅＃1结果 <L 72nwcK 3r)<:4a
u& $
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•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。 v/4Bt2J
•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。 zuR F6?un
•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。 #Zm%U_$< P7||d@VW,  "2}E ARa %Tn0r |K 光栅＃2 ~;f,Ad`Q
! ] W}I
 Ier0F7]I
7%-+7O 3ud <Q4yN!6
•同样，只考虑此光栅。 q x1}e
•假设光栅有一个矩形的形状。 @"6dq;"
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 jH1!'1s|
假设光栅参数： N* C"+2
•光栅周期：250 nm \s.c.c*eh;
•光栅高度：490 nm BtyB Z8P;e
•填充因子：0.5 IXmtjRv5
•n1：1.46 )_bR "!Z
•n2：2.08 >l\?K8jL9 +=5D t7/| 光栅＃2结果 gC MwmanX
eQ}o;vJN A& $oiLc
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 f2sv$#'
•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。 l>i<J1
•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。 i#@3\&{J>
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 Hw1<! Dyv 文件信息 D3^Yc:[_@
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