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摘要 9%oLv25{) f'Wc_ L) 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。 rj$u_y3S* $rs7D}VNc  c;w
cgU 概述 `>rdn*B u)&6;A4 $q
DH
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 "KOLRJ@
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 ,f$A5RN
•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。 :~:(49l
^o !K0 t*
 &xr? yd M^r1b1tR
衍射级次的效率和偏振 CcgCKT LB? evewu zi2hi9A
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 gO< >L0,j
•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。 "pdG%$
•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）。 S#!PDg
•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。 {\`#,[
•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。 / !jd%,G
 D!J
("~[3 U;OJ .a9 光栅结构参数 QtkyKR iK(n'X5i yXc/Nl%
•此处探讨的是矩形光栅结构。 $Xk1'AzB8
•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。 @`$8rck`
•因此，选择以下光栅参数： qB3
SQ:y
- 光栅周期：250 nm ?&)<h_R4p
- 填充系数：0.5 0u
QqPF t
- 光栅高度：200 nm L2P~moVIi
- 材料n1：熔融石英 .cQwj L
- 材料n2：TiO2（来自目录） } UHuFff,
-nN }8&l  Nk86Y2h vhTte
|( 偏振状态分析 1`5d ~>fV "^zxq5u YX18!OhQ
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 \W( C=e
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 >LFhu 6T
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 "%<Oadz ap
x V~`sqf
 7tUl$H;I/R /=lrdp!a 产生的极化状态 +x-n ,!( 53=s'DZ
 0kQAT #  JDD(e_dw
]|Vm*zO 其他例子 Goz9"yazg op"RrZAZBT C \H%4p1r
•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。 K
S,X$)9
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 2y,NT|jp
7 zgU>$i  '?v.O} $wdIOfaH 光栅结构参数 k JlRdt2 |mc !v*O U:#9!J?41
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 1
B Anf9
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 Sl
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 S3P;@ Rm
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 X[(u]h`
 A> xFN em x
a7x
2]~- 光栅＃1 7 1@V|$Dy
{O]Cj~}
 ]gQgNn? rts@1JY[ 7$\;G82_
•仅考虑此光栅。 G ;yf]xFd
•假设侧壁表现出线性斜率。 p3\F1]( Z
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。
w6qx
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 B7fURL
Rqr
mG1=8{o^ L
V?- g
假设光栅参数： |jU/R
•光栅周期：250 nm Wepa ;
•光栅高度：660 nm }RO Cj,|
•填充系数：0.75（底部） \.POb5]p0
•侧壁角度：±6° vc^qp Ok
•n1：1.46 =CFO]9
•n2：2.08 Oq|RMl
f]qP xRw 光栅＃1结果 ; xN 4L <JuP+\JAm H CZ#7 Z
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 xe It7b?#
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 ) 'j7Ra
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 #B88w9
b`D
^I5k+cL  c E$<6&0 H]H*Ouu["e 光栅＃2 Ev,>_1#Xm
u v%T0JA/
 ] L"jt8E
jav7V"$ ==RYf*d
•同样，只考虑此光栅。 }:])1!a
•假设光栅有一个矩形的形状。 MD 1n+FgTu
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 }G]6Rip 3
假设光栅参数： U6t>UE6k
•光栅周期：250 nm Ovxs+mQ
•光栅高度：490 nm "iM uA
•填充因子：0.5 sy.FMy+
•n1：1.46 *Ew`Fm H
•n2：2.08 DJdW$S7 }u5 / 光栅＃2结果 8doKB<#_+=
%c<e`P; ^RAst1q7
•同样，左边的图显示了使用VirtualLab获得的结果，由Passilly等人发表的结果如右图所示。 &GG J=c\
•相比之下，这两张图再次表现出非常好的匹配，尤其是图的轨迹。 FO<PMK
•与参考相比，光栅结构的简化以及缺少一些光栅参数会导致一些小的偏差。 DI{VJ&n66
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 p[2`H$A 文件信息 S1p 4.qJ
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