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摘要 E^eVvP4uC@ 'Qe;vZ31K 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。 HC,Se.VYS :6\qpex  9qG6Pb 概述 )Z9>$V$j s- T\r"d=j dlTt _.
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 [HZv8HU|
•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。 A~t
j/yq9
•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。 ~IN>3\j
6 ~w@PRy
 <GaS36ZW "1 M[5\Ax
衍射级次的效率和偏振 rh}J3S5vp U\*J9 9mTJ|sN:e
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 |8tilOqI
•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。 H~1 jY4E
•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）。 QB'aON\S
•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。 A2jUmK.&
•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。 nc|p )
 0.k7oB;f(@ ]3.;PWa: 光栅结构参数 V[Ui/M!9Z Z}Ft:7 iqQD{SRt{
•此处探讨的是矩形光栅结构。 b}TS0 +TF
•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。 HRfYl,S,
•因此，选择以下光栅参数： _>X+ZlpU:
- 光栅周期：250 nm j\^CV?}sm'
- 填充系数：0.5 ,wAF:7'
- 光栅高度：200 nm vnZC,J `
- 材料n1：熔融石英 9m~p0 ILh
- 材料n2：TiO2（来自目录） o]I\6,T/|
]|P iF+  q'Tf,a J]pir4&j 偏振状态分析 q6V> zi LuvY<~u lchPpm9
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 CN8Y\<Ar
•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。
tG22#F`
•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。 % ^1V4
+}os&[S
 #fn)k1 <k'h:KB?` 产生的极化状态 p]2128kqx .;`AAH'k
 a'yK~;+_9  S k\K 4
-Cc^d!:: 其他例子 o9yJ f#-En nazZ*lC #( 146
•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。 3kp+ <$
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ^'{F h"5
l L@XM2"  `Cynj+PCe @>2i+)=E5 光栅结构参数 " C Qa.% L2i_X@/ 4*cEag
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 a 0)e\`Bv ^7WN{0 光栅＃1 "
9wvPC ^
1FL~ndJs
 2E) -M9ds x,pjp x Nkth>7*
•仅考虑此光栅。 :vQrOn18p
•假设侧壁表现出线性斜率。 nRZ]z( b
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 sfugY (m
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 \\H}`0m:
Z4w!p ?Wqa sW'AjI
假设光栅参数： 2,b(,3{`4:
•光栅周期：250 nm DGn;m\B
•光栅高度：660 nm E ib5
•填充系数：0.75（底部） a;qryUyG
•侧壁角度：±6° +R M SA ^
•n1：1.46 -[9JJ/7y
•n2：2.08 .*S#aq4S
^Hnb }L 光栅＃1结果 Ru!i R#s)! )|R)Q6UJ DIfaVo/"
•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。 J~ zUp(>K
•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。 dI@(<R
•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。 / }fHt^2H v,{
:Ez(H  2 M#Q.F GxI!{oi2 光栅＃2 y@: h4u"3
#64-~NVL_
 CR`Q#Yi
):6 8%, ~IfJwBn-i
•同样，只考虑此光栅。 b"u u
•假设光栅有一个矩形的形状。 kYqU9cB~
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 bz2ztH9 n
假设光栅参数： JHM9
•光栅周期：250 nm p{ Yv 3dNl
•光栅高度：490 nm Fa Qe_;
•填充因子：0.5 Ng2@z<>.
•n1：1.46 oim9< _
•n2：2.08 +\c5] ` mAj?>;R2$2 光栅＃2结果 +ocol6G7W
\378rQU jrlVvzZ
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 :I j{s
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 m zaWST]
•与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 n.`($yR_
J6s`'gFns
 \FbvHr,
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