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摘要 zk++#rB w ;p~|! 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。 e+~Q58oD P->.eo#VG  OF1fS\P<> 概述 eAl;:0=%L zz m[sX} Gnthz 0\]{
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 }!_o fe
•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。 WU +OS(
•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。 aj`_* T "A
,9.-A-Yw
 ix+sT|> V44M=c7E
衍射级次的效率和偏振 +1pY^#A I xk+y? \- f^C}m
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 eEmuE H@X
•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。 $8{v_2C){
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 "o}}[hRP
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 PRi1 `% d
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。
wa%;'M&
 ""W*) rR
i_{b *o_an 光栅结构参数 ^Q9!DF m )|N_Q } ZnNl3MKV
•此处探讨的是矩形光栅结构。 zDoh p 5,
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 T$IwrTF@?
•因此，选择以下光栅参数： e. '6q
($3
- 光栅周期：250 nm ;) XB'
- 填充系数：0.5 J/xbMMb
- 光栅高度：200 nm }UzRFIcv
- 材料n1：熔融石英 Wz+7CRpeP
- 材料n2：TiO2（来自目录） ;7*R ;/
Wi2Tg^  ;_6 CV = P@j*ix 偏振状态分析 * LOUf7` x^V9;V@6 ]t)#,'$^[W
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 3 aU WQP2
•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。 $d\>^Q
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 O.z\
VI2f
"n%0L4 J
 4apaUP=Jp 0^9%E61Y R 产生的极化状态 vAcxca">S <,+ nS%a
 ',bSJ4)Y  k0@*Up3{7
LQz6op}R 其他例子 k1E(SXcW9 jt`\n1q) uA;vW \fHr
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 z)F<{] %
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 cH48)
0BrAgv"3a_  py }`thx 3L^]J}| 光栅结构参数 bw8[L;~%_ AU 4K$hC^ *?3c2Jg=E
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ]$&N"&q
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 f)19sjAJk
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 ;ZoEqMv
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 LTw.w:"J
 <`?V:};Q &w%--!T 光栅＃1 hl$X.O
2(i| n=
 *; :dJXR zVvL! ac!!1lwA
•仅考虑此光栅。 @0 #JY:"
•假设侧壁表现出线性斜率。 Gy F
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 _b"K,[0o
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 B+2E IaI
G\(cnqHk gP.PyYUV
假设光栅参数： b '%)?{E
•光栅周期：250 nm Mq jdW
•光栅高度：660 nm e+<'=_x {
•填充系数：0.75（底部） "'74GY8,
•侧壁角度：±6° O m_- #S
•n1：1.46 $pJw
p{kN
•n2：2.08 ' .{_
7U
)F_nK f"a 光栅＃1结果 }D[j6+E %%sJ+) Q 6n!u;
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 \:4SN&I~
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 u{&#Gci
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 #QNa|
f#= X]}:WGFM  xmi@
XL@t ^X;p8 uBo 光栅＃2
]$i@^3`[w
~L4L|q 7
 [`kk<$=,&
$38)_{ z/,&w_8,:
•同样，只考虑此光栅。 JbAmud,
•假设光栅有一个矩形的形状。 ]d~2WX Y
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 MdDL?ev
假设光栅参数： \Oxyc}&
•光栅周期：250 nm g'AxJ
•光栅高度：490 nm m5v IS
•填充因子：0.5 8n35lI (
[
•n1：1.46 &dG^ M2g-F
•n2：2.08 )4TP{tp q TSe_Re 光栅＃2结果 E >iN >
jG{OLF6 ! 14DhJUV"b
•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。 "hk {"0E
•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。 JwQ/A[b
•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。 2ZEDy QM
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