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摘要 sX'U|)/pD 4%bTj,H# 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。 d)*(KhYie@ g.*&BXZi  oMT Y)`me 概述 )y\BY8 $y6rvQ
2>S *98Ti|
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 @f=RL)$ |
•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。 `Yogq)G}
•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。 fu>Qi)@6a1
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 j7sU0"7^ Hs<n^fyf
衍射级次的效率和偏振 ;qVG
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GP #Vz 1E^{B 8cm
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 LY 1KQu Y
•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。 nh. b/\o
•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）。 ho| 8U
•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。 Q2R-z^pd
•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。 s;>VeD)*)
 ^^Bm$9 p[;8 光栅结构参数 Rf8:+d[Jj| $nc, ?)i! 5\+EHW!o
•此处探讨的是矩形光栅结构。 (l;C%O7*
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 ~"5C${~{
•因此，选择以下光栅参数： ;: ^ Lv
- 光栅周期：250 nm t!l/` e%J
- 填充系数：0.5 |%3O) B
- 光栅高度：200 nm Ix4 jof6(
- 材料n1：熔融石英 2:/u2K
- 材料n2：TiO2（来自目录） 8 +L7E-
J{^n=X9M0J  <q1'Li)_R X#Ak'%J 偏振状态分析 -Cml0}.O ){ jqfkL J,`_,T
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 w2K Wa-BO
•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。 "h`54 }0
•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。 Flne=ij6g
->Q`'@'|P
 t0I>5#*WU 5@CpP-W# 产生的极化状态 +0dQORo wi dI
s[
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 &s 2#1  &l? N:(r
Iy6p >z| 其他例子 EK: Y2W Z N!.k q4$. q!9^#c
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 5_PWGaQa
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 @yC W8]
HgS<Vxmq  +$(71#'y 2z[r@ }3 光栅结构参数 Q*,6X*W!~ o- cj&Cv% ;K>{_ k f
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 \}U[}5Pk&
•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。 y @]8Ep
•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。 rL.<Z@ -
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 HDa ~7wE
 R Co eJ| 8x!+tw7 光栅＃1 |R[v@c`pn
Wk0>1 rlu
 &NlS = rs d2v9 FGV}5L
•仅考虑此光栅。 > cBGw'S
•假设侧壁表现出线性斜率。 m ]{<Ux
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 97['VOh0
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 9k714bnMLX
r'Hy}HWuF HVtr,jg
假设光栅参数： }<6 oFUZ
•光栅周期：250 nm o+]Y=r2
•光栅高度：660 nm =) mXCA^
•填充系数：0.75（底部） 4.,KEt'H
•侧壁角度：±6° bE VO<x+
•n1：1.46 6ctHL<^
•n2：2.08 I
rtF4ia.
n25irCD` 光栅＃1结果 ws*~$x ?7 * #9VC)Q 'd|Q4RE+W
•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。 H1aV}KD
•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。 d ,h~u{
•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。 ^8o_Iz)r, pDLu + }@  3K=q)| vjO G?- 光栅＃2 [ HC8-N^.}
*" |VNnB
 &CB.*\0
w>`h3;,2 ~ LJ>WA
•同样，只考虑此光栅。 I_"Hg x<
•假设光栅有一个矩形的形状。 dv1x 78xG>
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 8`L#1ybMO
假设光栅参数： _IQU<Za
•光栅周期：250 nm 4yJ*85e]
•光栅高度：490 nm Q1O_CC}
•填充因子：0.5 Gvt;Q,hH
•n1：1.46
EI?d(K
•n2：2.08 1Pw(.8P dy2_@/T7 光栅＃2结果 =Do3#Xe2V
Yj^av O=; 6b#:H~ <
•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。 F #!@}K8
•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。
X ]&;8
•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<MTL
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 t+W=2w& 文件信息 L 5V'Sr
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