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摘要 _:p_#3s$ 6MNA.{Jdd 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。 I8]NY !'cW .%Q Ea_\  SY)$2RC+} 概述 pDq_nx9 y+af UJT } z-
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 K.1yncS^
•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。 c !^}!32j)
•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。 oz-I/g3go
NB +O;
 k+M-D~@5H Q b{5*>
衍射级次的效率和偏振 )_K@ ?rWS W(4?#lA2W ymX,k|lh
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 4H)" d
•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。 |bnjC $b *
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 -Ep6 .v
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 \%Q
rN+WQ
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 #zs\Z]3#
 4PM`hc G@!9 )v]9 光栅结构参数 |r aQ]b@t& ]s AD5<; Vp{2Z9]}
•此处探讨的是矩形光栅结构。 oz@6 %3+
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 yE,o~O
•因此，选择以下光栅参数： :ygz/L
- 光栅周期：250 nm "]Td^Nxi
- 填充系数：0.5 bR,Iq}p
- 光栅高度：200 nm 9W$)W
- 材料n1：熔融石英 *S_Iza #&x
- 材料n2：TiO2（来自目录） }8#Czo jt
~ ' =4K/39  0M+tKF b `_^=OOn
偏振状态分析 AB\4+ CLV htym4\Z= * =@pdQkR
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 |h /2'zd^-
•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。 uZI a-b
•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。 9(j!#`O7&
p
n>`v
+'.Q- wwn}enEz,x 产生的极化状态 ]!:Y]VYN)\ We?:DM
[
 ZE` {J =,  X&Lt?e,&
&[5az/Hj* 其他例子 a"aV&t w,9F riW c
@fc7
•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。 Q2?qv NZ
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 3/FB>w gt
; D:T
^4  _s8_i6 Y pASVnXJZ 光栅结构参数 L ai"D[N --kK<9J7 i> 2_hn_UR
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 yk{al SF
•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。 : 6 V 8
•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
lB2gr^
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 I&Y(]S,cU
 3(5Y-.aK}^ Z]BR Mx 光栅＃1 ^dv>n]?
p;Kr664
 aK'r=NU ]mA?TwD q =6 Y2Q
•仅考虑此光栅。 vNGvEJ`qn
•假设侧壁表现出线性斜率。 5Y^ YKV{
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ?f..N, s
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 f6 nltZ
^ZG 1 HrGX-6`
假设光栅参数： LKcrr;
•光栅周期：250 nm 9OUhV [D
•光栅高度：660 nm g\'sGt3 O
•填充系数：0.75（底部） BL6 7sva;
•侧壁角度：±6° d%bL_I)
•n1：1.46 x}d\%* B
•n2：2.08 RMK
U5A7
9"S3A EI 光栅＃1结果 fp0Va!T(V pG&.Ye]j hM}2++ V
•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。 uk,f}Xc
•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。 M_K&x-H0
•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。 2lRZ/xaF%P
t2iFd?  16vfIUtb kWFR(J&R 光栅＃2 STe;Sr&p
<FE O6YP
 \X!!(Z;6A
$`%.Y&A 'mF}+v^
•同样，只考虑此光栅。 xpz
Jt2S
•假设光栅有一个矩形的形状。 [ z\*Zg
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 1a<~Rmcil
假设光栅参数： \B)<<[ $
•光栅周期：250 nm J3=jC5=J4
•光栅高度：490 nm w]_a0{Uh
•填充因子：0.5 ?= /l@ d
•n1：1.46 %:lQ ~yn
•n2：2.08 Sc&_6} K \T0`GpE 光栅＃2结果 aC*J=_9o #
8Ex0[ e \;}dS SB1
•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。 TUG3#PSnm*
•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。 @y +Wl*:
•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。 <3HJkcYGz
6o!"$IH4
 ZD3S|1zSQ
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