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摘要 @kW RI* m ")Qhg-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。 G]zyx"0Sqb LV@tt&|N
 dLbSvK<(I 概述 q$'D}OH T ZVz`g] ;T :]?5W!
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 M
\UB
r4
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 0y`r.)G
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 R1~wzy
B &e'n<
 o[ %\W ]([^(&2
衍射级次的效率和偏振 s"~3.J LnPG+< tt A' RJ
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 ]cM,m2^2
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 GL,( N|
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 j8W<iy
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 nL+y"O
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 6h7TM?lt
 v}TFM AP+%T
光栅结构参数 6 IRa$h>H y\_k8RqE^ Xi0 fX$-,
•此处探讨的是矩形光栅结构。 sAS[wcOQ
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 l4ru0V8s7
•因此，选择以下光栅参数： *i VE O
- 光栅周期：250 nm r 7FpR!
- 填充系数：0.5 *uoO#4g~
- 光栅高度：200 nm rV}&G!V_t
- 材料n1：熔融石英 Gn^m 541
- 材料n2：TiO2（来自目录） o(yyj'=(
<"yL(s^u"  V[0
ZNT& M9Xq0BBu 偏振状态分析 uC%mGZ a AR T0 o7B ~l}\K10L*
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 W'6sY@0m
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 <c$rfjM+JU
•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。 Xi;<O &+
hdwF;
 C{~O!^ 2G mrBK{@n 产生的极化状态 ;;+h4O ) NAOCQDk{
 [qU`}S2  fr`Q
5!0
Q CO,f 其他例子 $'<FPbUtD} xnHB
<xrE} mbns%%GJU
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 [I}z\3Z
%
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 QD-`jV3
R6TT1Ka3c  ^!z(IE' v#?;PyeF 光栅结构参数 @w;$M]o1 FKUo^F?z +J#8w h
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 [Sj "gLj
•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。 ozKS <<
•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。 Q%524%f$
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 "]|7%]
 S gssNv ^7yaM B! 光栅＃1 Bo\~PV[
*5{1.7
 Cbp z Yv32 7$x%A&] (\o4 c0UzK
•仅考虑此光栅。 ]E)\>Jb
•假设侧壁表现出线性斜率。 w[ $oH^7
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 O*.n;_&
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 L4Kg%icz l
J *38GX+ =zu;np M
假设光栅参数： ?#Y:2LqP C
•光栅周期：250 nm 5nTcd@lX
•光栅高度：660 nm '$rCV,3q
•填充系数：0.75（底部） ?J-\}X
•侧壁角度：±6° TZGk[u^*
•n1：1.46 "$D'gS oYe
•n2：2.08 sW B@'P:x
d]:G#<. 光栅＃1结果 4 LW~ 9dm <(I} e7b M K<:r
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 q`?M+c*F
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 @4MQ021(
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 A }}dc:$C <s w=:HU  n`@dk_%yI f( Dtv 光栅＃2 z`.<dNg
, fqM>Q
 aGfp"NtL
c{ +bY .J 7WUv O
•同样，只考虑此光栅。 z' Z[mrLq
•假设光栅有一个矩形的形状。 y?P`vHf
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 e6bh,BwgQq
假设光栅参数： >< >%;HZ
•光栅周期：250 nm |) C *i
•光栅高度：490 nm HVhP |+
•填充因子：0.5 "RM\<) IF
•n1：1.46 jVZ<i}h0B
•n2：2.08 J#ClQ% W/b)OlG"2 光栅＃2结果 Jgg< u#
||.Hv[
]V* Lis>Qr
•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。 bo(w$&
VW
•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。 T I t\
•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。 0 q 1x+
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 ;<t hEWH;Y 文件信息 wW/q#kc
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