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摘要 [ }{w D Nmb[ 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。 _~juv& b2G2 c L-(  Ud$Q 0m& 概述 Cy`26[E$S *U
M! ( |pBMrN+is
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 &j3`
)N
•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。 nl aG<L#
•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。 n;%y
w2k<)3 g~
 Ah*wQow FQ U\0<5
衍射级次的效率和偏振 ,E%1Uq" tL1P<1j_ ]+mjOks~
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 q1STRYb
•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。 Ky *DfQA
•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）。 8}bZ [
•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。 *vb ^N0P
•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。 K|US~Hgv
 [$^A@bqk 10?qjjb& 光栅结构参数 XjxPIdX_H ^/k , $.wA?`1aSk
•此处探讨的是矩形光栅结构。 :VJV 5f{
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 QGXQ {
•因此，选择以下光栅参数： 8qN "3 Et
- 光栅周期：250 nm !I ~C0u
- 填充系数：0.5 \9'!"-i
- 光栅高度：200 nm -xz| ayn
- 材料n1：熔融石英 un6cD$cHr
- 材料n2：TiO2（来自目录） W+ .{4 K
O" \nR:\ 
aV<^IxE; V`[P4k+b 偏振状态分析 *o!l/>4g $6#
lTYN~ j AQU~Ol_
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 2)=la%Nx
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 b_|u<
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 G,=F<TnI'
Q70b EHLA
 l0Y?v 4 7l R<@$q 产生的极化状态 mpA HL( 2
Kl a8
 PS$k >_=t  +RS$5NLH
9KyZEH;pY 其他例子 (8G$(MK t7bqk!6hM\ ljVIE/iq
•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。 ~r&D6Y
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 qU -!7=}7
L<=) @7  u H\w. (N0sE"_~I5 光栅结构参数 f TO+ZTRqf DT\ym9 LWD#a~
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。
#9\THfb
•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。 Oc~aW3*A(
•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。 _f|/*.
@Q
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 U- g9C.
 =!CU $g '_ 0 光栅＃1 cIb4-TeV
Xk,>l6 vc
 + xp* ]a n P1GW6Pu 1"YpO"Rh
•仅考虑此光栅。 ^C7C$TZS
•假设侧壁表现出线性斜率。 aMJ;bQD
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 MM gx|"
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 A=X-;N#
%i"}x/CD[ 5g >wV
假设光栅参数： =|,A%ZGF$
•光栅周期：250 nm j5^-.sEEw
•光栅高度：660 nm 8W -@N
•填充系数：0.75（底部） [!~}S
•侧壁角度：±6° ="'- &
•n1：1.46 6t7fa<
•n2：2.08 XYAmJ
,E}$[mHyjz 光栅＃1结果 ,Sg33N ? X#ZgS!Mn R ]P;sk5
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 Qx t@ V
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 *_"u)<J
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 4pPI'd&/7 X;!~<~@ Y  j?-R]^-5 K5`Rk" s 光栅＃2 <2< 87 PU
[@ G`Afaf
 9$RI H\*
78]gt J pM2a(\K,k^
•同样，只考虑此光栅。 {Uq:Xw
•假设光栅有一个矩形的形状。 .~mCXz<x
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 2|{V,!/cvG
假设光栅参数： 2d`c!
•光栅周期：250 nm 3Aj*\e0t
•光栅高度：490 nm .'d2J> ~N
•填充因子：0.5 Fm3t'^SqF
•n1：1.46 XYfv(y
•n2：2.08 61@EDIYPc +S9PML){h 光栅＃2结果 .:9s}%Z r
O3qM1-k}S 4l @)K9F
•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。 Fn+ ?u
•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。 /k6fLn2;
•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。 "b,%8
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 RiR:69xwR* 文件信息 *e/K:k
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