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摘要 *@-a{T} i uGly~ 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。 "/~KB~bB t91z<Y|  xfFsW^w 概述 zi r?13N7 h)o5j-M>4 7W7yjG3g
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 [Q:C\f]
•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。 6z3`*B
•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。 !hc#il'g].
r J^*8C!
 y/\0qQ/ 62Q`&n6
衍射级次的效率和偏振 hVLV M qd G>?'b G{!adBna
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 f$ I$A(0P
•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。 & XF@Dvv
•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）。 ])vWvNx
•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。 T {B\1|2w
•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。 Y3M"a8 e'
 3zsjL=ta @Z[XV"w| 光栅结构参数 #P/}'rdt qQ^ bUpk0 !`S61~gE
•此处探讨的是矩形光栅结构。 {Hr
P;)
•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。 Cu-z`.#}R
•因此，选择以下光栅参数： yGZsPQIaV
- 光栅周期：250 nm DMpNm F >
- 填充系数：0.5 `ZELw=kLL
- 光栅高度：200 nm JM> 4m)h#
- 材料n1：熔融石英 $-l\&V++F
- 材料n2：TiO2（来自目录） K=Y{iHn
(|t)MnPfY  skzTw66W. I>n2# -8 偏振状态分析 &O;' ?/4
S cK _:?G ov%. +5 P
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 US2Tdmy@05
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 FF'Ul 4y
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 2 i:tPe&
biy[h3b
 1Uf8ef1, <c Ng_ZZ;8 产生的极化状态 -5.~POO a0*qK)gH
 ,.-85isco  yI G*
=X u(Js- 其他例子 -$@4e|e%a GkYD:o=qx Zze a
•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。 eW.[M ?,
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 } v$T1Cw
rwCjNky!  a/s6|ri`0 A;e0h)F$- 光栅结构参数 \h UE, ^ $,DX^I%! 6, :`esl
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ~RIn7/A
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 ns;nle|m
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 C
Y K W4
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 M%@ =BT
 @ 9q/jv` xjO((JC 光栅＃1 +~cW0 z
<'l;j"&lp
 t] PO4GA I$vM )+v= Mg^.~8\d e
•仅考虑此光栅。 vddh 2G
•假设侧壁表现出线性斜率。 9G)q U
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 n3LCQ:]T f
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 .p d_ SQ~
b{i7FRR>o4 3|g]2|~w@h
假设光栅参数： u>I;Cir4
•光栅周期：250 nm 3G9AS#-C
•光栅高度：660 nm pGh A
•填充系数：0.75（底部） Bp:i[9w
•侧壁角度：±6° n] ]!:jFC
•n1：1.46 J^]Y`Q`
•n2：2.08 fsVQZ$h73
Tx!c } 光栅＃1结果 KtY_m`DY4R 8 ?+t+m[ .-W_m7&}
•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。 DGllJ_/Z
•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。 #w<:H1,4
•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。 q9`!T4, \JX.)&>
-  ob 3Z
I kH10z~(e 光栅＃2 a|\ZC\(xI
KN"V(<!)~
 <^,5z!z }
(HZzA7eph #Kp/A N5YC
•同样，只考虑此光栅。 ,0=@cJ
•假设光栅有一个矩形的形状。 lY_&P.B
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 >kJEa8
假设光栅参数： u teI[Q
•光栅周期：250 nm ? MhY;z`=
•光栅高度：490 nm 3#@E Tt0X(
•填充因子：0.5 zXH CP.Rmg
•n1：1.46 {Noa4i
•n2：2.08 P{!r<N D; 0iNcit 光栅＃2结果 aH1mW;,1u
s)~6 0c BEv>?T
0
•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。 l'2a?1/q
•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。 f/:XIG
•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。 2nFSu9}+r
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 v!pT!(h4 文件信息 1x^(vn#=
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