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摘要 0? Yz]+ {C lx,`hl% 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。 ^9"KTZc-* fW0$ s`  ^E>CGGS4 概述 d-!<C7O} Y'"N"$n'_ s<T?pH
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 y@vj;3:
•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。 ~waNPjPRG
•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。 P-z`c\Rt
<"&'>?8j
 #I\Y= XCY A{, n;;
衍射级次的效率和偏振 Z/ bB
h "/%89 HMD ;\b@)E}
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 *FgJ|y6gk
•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。 XYbyOM VI
•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）。 /I c[N&
•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。 2M6d MvS
•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。 9zKBO* p`
 =fG:A(v%} zj M/M 光栅结构参数 -6E K#!+ [ x > $Tl<V /
•此处探讨的是矩形光栅结构。 d!{7r7ob\
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 CJ w$j`k
•因此，选择以下光栅参数： Y_H/3?b%
- 光栅周期：250 nm Up ?=m^
- 填充系数：0.5 Q</h-skLZ
- 光栅高度：200 nm yqcM(,0]
- 材料n1：熔融石英 rFd@mO
- 材料n2：TiO2（来自目录） .)PqN s:
Enj_tJs  $-G`&oT -z C]^Ho@ 偏振状态分析 O*7i } \{ IcoowZZ Gt^d;7x]
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 QUP|FIpZ
•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。 %!W%#U0
•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。 pC^[ [5A
v}`1)BUeF
 6v47 QW|' < '*4j\* 产生的极化状态 !t-K<' P/ aDd@j
 /t{=8v~  k,_i#9 X
GXeAe}T 其他例子 vfbe$4mH +i)AS0?d fv= =Gu%{
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 05)|"EX)
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 f)Y
qX@9N=g`#O  1ih* gJPpj P6 HGs?
* 光栅结构参数 bF6gBM@* hWxT ! /.ZaE+
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。
|Ylg$?,9*
•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。 a|.20w5
•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。
TcZN %
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 >EBC 2WJ
 tR O IBq| csvO g[ 光栅＃1 UPO^V:.R4
X%`KYo%
 9HKf^+';n hho%~^bn( d$Em\*C
•仅考虑此光栅。 1*c>I@I;
•假设侧壁表现出线性斜率。 H5p5S\g-)
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 Oxj(g;}
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 wT % "5:
R-C5*$ bX&e_Pd
假设光栅参数： X 7&U3v
•光栅周期：250 nm u*k *yWdr
•光栅高度：660 nm "aA_(Ydzj
•填充系数：0.75（底部） ^BNp`x;;`
•侧壁角度：±6° tQf!|]#J
•n1：1.46 V0T<e H<
•n2：2.08 j !CU
bqNLkw# 光栅＃1结果 N xB+? "uS 7PplyO 5 % 'S
•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。 gPp(e
j7
•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。 ?&\h ;11T
•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。 pj@Yqg/ H9:%6sds  DUo0w f#D^ Vku#;:yUb^ 光栅＃2 <vLdBfw&N
xfes_v""
 i\vpGlx
#!1IP~ j $0zD:ppW
•同样，只考虑此光栅。 I O6MK&R
•假设光栅有一个矩形的形状。 1^tSn#j
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 !c."
假设光栅参数： N+hedF@ ZU
•光栅周期：250 nm )Oo2<:"
•光栅高度：490 nm 9PCa*,
•填充因子：0.5 p4y6R4kyT
•n1：1.46 >F~ITk5`Oo
•n2：2.08 sU0Stg8&b V p\80D& 光栅＃2结果 &p )@8HY
Tfr`?:yF - Sp/fjlq/
•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。 Pm;I3r=R\
•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。 IQ=CNby:
•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。 eL_^: -
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