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摘要 gi5X ,:[ 0+SZ -] 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。 h)j#?\KYm9 jOGiT|A
 ot! m =s 概述 'NfsAE y:$qX*+9e
t] ]Ig
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 n
c~JAT# '
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 4oryTckS
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 B^zg#x#8
*14:^neoI
 PU1YR;[Fe TqV^ \C?
衍射级次的效率和偏振 `nEqw/ I '/0e!x/8 5A|d hw
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 QkHG `yW
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 S # baOO
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 Z Pq.|6&
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 o]q wN:8^
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 zzo9 3d
 6w
m-uu #=ij </ 光栅结构参数 ~Jw84U {$ 2Kr>93O /Lm~GmPt
•此处探讨的是矩形光栅结构。 Fi;OZ>;a
•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。 VGxab;#,:3
•因此，选择以下光栅参数： *HGhm04F{
- 光栅周期：250 nm vRf $#fBEQ
- 填充系数：0.5 98?O[=
- 光栅高度：200 nm l;R8"L:,p\
- 材料n1：熔融石英 *f>\X[wN
- 材料n2：TiO2（来自目录） 6d/v%-3
l`:u5\ rM  Eaxsg S+wT}_BQ 偏振状态分析 j)YX=r;xM t?Q bi)T=z *o:J 4'
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 x^p t^KR;
•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。 S+- $Ih`[
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 5/h-H r
IEP|j;~*
 7l =Tl[n [uHC
AP 产生的极化状态 UQ7]hX9 YX)Rs
Vf
 ONDO
xXs  }' Y)"8AIA
74:~F)BP 其他例子 5$Kj#9g-# (y&sUc9 .QZjJ9pvK
•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。 = jS$p iw.
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 -\; 0gnf{J
Ml{
]{ n  Xy!NBh 7I aT}Hc5L,b 光栅结构参数 yTK3eK /J/V1dC}]D WG\
_eRj
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ZS(%!+ M
•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_jc *S
•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。 %, HUn`
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 }d>.Nj#zh
 K?! W9lUq 7qUg~GJX 光栅＃1 0!ZaR 6
|?Edk7`
 4 uMMf ~]d 9 J PlS)Zv3
•仅考虑此光栅。 @{_X@Wv4iV
•假设侧壁表现出线性斜率。 5W w,vSCV)
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 W#NZnxOX"
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 S (xs;tZ
PI`Y%! P ZX`x9/0&
假设光栅参数： Db*b "/]
•光栅周期：250 nm LA lX |b
•光栅高度：660 nm j
n SZ@u
•填充系数：0.75（底部） <a
-a~
•侧壁角度：±6° KGo^>us
•n1：1.46
q. Jx|x
•n2：2.08 XXA'B{@Y)
>yn]h4M 光栅＃1结果 uE (5q!/ ^ %Cd@!dk *!BQ1 ] G
•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。 HDzeot D
•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。 uuD2O )v
•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。 OGJrwl H*3u]Ebh  -UzWLVB^ $yj*n; 光栅＃2 $E^sA|KcT
iiJT%Zq`#
 _4SZ9yu
+,ar`:x &a Ph.RWy ")
•同样，只考虑此光栅。 $t"QLsk0
•假设光栅有一个矩形的形状。 [qkW/qS
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 uTrzC+\aU
假设光栅参数： [kr-gV
•光栅周期：250 nm p= x &X~
•光栅高度：490 nm o(l %k},a
•填充因子：0.5 F 8sOc&L
•n1：1.46 udr|6EjD.
•n2：2.08 9 lG a*f) 'IIa,']H 光栅＃2结果 55<!H-zt
$/#[, 1 09Eg ti.
•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 D-I<Ev
•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。 eA ?|X|
•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。 B|9XqQ EI
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 .Sa=VC?EZ 文件信息 x 00'wY|
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