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摘要 }`$Sr&n 1 by0M (h 光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 %v 1NDhaXz o"@GYc["  j_HwR9^fd, 概述 w&^_2<a2 ".T&nS[z cAc>p-y%
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 TSAVX ng
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 Y+UM>
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 x6B_5eF
oN7JNMT
 P|4qbm4%O, #&ZwQw
衍射级次的效率和偏振 5t ~p99#? O %?d0K <hSrx7o
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 QIZ bAnn_
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 tgB\;n bB
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 Kn+m9
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 ;UG]ckV-
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 86N"EuH$
 COk ;z.Kn 1dahVc1W 光栅结构参数 RkuPMs
Hw; DKxzk~sOM V8{5 y
<Y>
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ffqz
:6
•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。 yYM_
•因此，选择以下光栅参数： NRgNW1#
- 光栅周期：250 nm # ^~[\8v>
- 填充系数：0.5 ( :2,Rr1"
- 光栅高度：200 nm N]6M4j!
- 材料n1：熔融石英 1rmK#ld"=Z
- 材料n2：TiO2（来自目录） ,/>hWAx
yC]X&1,:z  {@8TGHKv ,3tcti ~sZ 偏振状态分析 DHlCus= ic 9 dFSppM qFD#D_O 6
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 ee| i
•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。 T2^0Q9E?
•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。 Eax^1 |6
\KJ\> 2Y
 -$js5 Gx1 g-Y2U}& 产生的极化状态 Ow\dk^\-G8 #}Qzu~
 "Wz#< ! .r  /X_g[*]?
bEJz>oyW" 其他例子 05cyWg9a |3A/Og sw'?&:<"Ow
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 ] %y3*N@AZ
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Y]SX2kk(2
I*Q^$YnM  XJG "Zr 9 X <<hb 光栅结构参数 SXW8p>1Jw :7w ^2/ZGo }Ra'`;D$
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 5 uU.K3G7
•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。 q{ ?ku!cL
•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。 C Ahkv0?8
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 3.
kP,
 D~i m1h;> !6UtwC VR 光栅＃1 1b,,uI_
nCz_gYcIx
 9{;cp?\)M d }"Dp k9ThWo/#u
•仅考虑此光栅。 u&!QP4$"z
•假设侧壁表现出线性斜率。 q@}eYQ=P|e
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 0 =2D 90
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 MifP ZQ
dvAvG. ;U zdoJ+zRtK
假设光栅参数： >Bj+!)96q
•光栅周期：250 nm tCJ+OU5/
•光栅高度：660 nm $cxulcay=
•填充系数：0.75（底部） f" =1_*eH
•侧壁角度：±6° fJb<<6C
•n1：1.46 sMq*X^z
)?
•n2：2.08 B4yC"55
e*7nq ~ B5 光栅＃1结果 &3SQVOW ~T a19yw]hF5 b0A*zQA_)
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 ]5+db0
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 Jv|uI1V
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 i,{'}B "t-u=aDl-.  B} %B4&Ij [84f[`!Ui 光栅＃2 vakAl;
]pZxbs&Vb
 RGw=!0V
GvL)SVv? \BV$p2m5-
•同样，只考虑此光栅。 NDJIaX:]
•假设光栅有一个矩形的形状。 #+v I q?
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ]"jJgO^
假设光栅参数： Ye '=F
•光栅周期：250 nm oJcDs-!
•光栅高度：490 nm L8&$o2+07r
•填充因子：0.5 l Ikh4T6i
•n1：1.46 D5wy7`c
•n2：2.08 z$VA]tI( VOk EDH 光栅＃2结果 |a(%a43fC
TTS.wBpR, Oie0cz:>:
•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。 ,X[l C\1a
•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。 qP"+SVq C
•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。 nhfHY-l} 7
h}X ^
 )%4%Uo_Xm 文件信息 a@ E+/9
2Vr O8q(
 x<m{B@3T gEVN;G'B<=
kEH(\3,l QQ：2987619807 3yWu-U \k
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