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摘要 F>dwL bnb ~BZXt7DE 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。 zF5q=9 4$ ja[OcR-tX  '{[!j6wt\ 概述 M8';% =@ 4:vTxNs&S u#`+[AC`
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 X JY5@I.
•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。 r6`\d k
•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。 NZ LXN
Ge~q3"
 AnNP Ti :l+_ja&o
衍射级次的效率和偏振 ]gu1 # #{!O,`qD ! ?nu?
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 BhKO_wQ?:J
•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。 ~,ynJ]_aJB
•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）。 W h| L
•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。 Xv0F:1
•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。 (w+%=z"M
 &p5&=zV} `=79i$,,t
光栅结构参数 nv"G; W =3*Jj`AV 9x=3W?K:,
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ~r<p@k=.#0
•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。 ! k,<|8(0
•因此，选择以下光栅参数： 2MuO*.9D
- 光栅周期：250 nm 6xHi\L
- 填充系数：0.5 IAI(Ix
- 光栅高度：200 nm BCx!0v?9
- 材料n1：熔融石英 *>k!hq;j
- 材料n2：TiO2（来自目录） } W$8M>l
ASW4,% cl  o(qEkR:4kd zmI5"K"'F 偏振状态分析 %M9;I -#aZF2z 0Uw
^FcW
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 lUv =7"
[
•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 F1y/g@=
•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。 H`-=?t
ExCM< $,
 tMFsA`ng ^ av6HFQ 产生的极化状态 'wZ_4XjD EMlIxpCn:
 ?,07;>&  \ZS TKi?
rJQ=9qn\ 其他例子 \jyjQ,v) QU/fT_ORw O8lFx_N7Q
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 q[ ULG v
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 >)Gd:636+
=g~ W%})  :)IV!_> 'd l~J*' m2 光栅结构参数 MzzKJ;wbC6 L-\ =J Zu21L3
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 3qi_]*dD
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 h^oH^moq<
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 f f E#^|
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 c@R; /m:R
 UTCzHh1 t> .
Fl- 光栅＃1 3;_
n{&
+=eR%|!@
 s;Y<BD rk|@B{CA; NTmi 2c
•仅考虑此光栅。 aV6#t*\J
•假设侧壁表现出线性斜率。 T8XY fcc*h
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 #@qN8J}R
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 pSfYu=#f
*(QH{!-$s uz Bz}<M=
假设光栅参数： ZFvyL 8o
•光栅周期：250 nm j~`\XX{>
•光栅高度：660 nm v`DI<Lt
•填充系数：0.75（底部） gR Nv-^
•侧壁角度：±6° ~R]35Cp-#
•n1：1.46 =X(%Svnp
•n2：2.08 Z4hLdHo_
UE :HMn6 光栅＃1结果 \9:wfLF8! OP! R[27> -rSIBc:$8
•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。 Gy"%R-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。 >#(n"RCHf
•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。 u[oUCTY Ug%_@t/?  5[gh|I;D h<6UC%'ac 光栅＃2 / T
c=
E167=BD9<
 $ uh z
@;Op x." Y[
zZw~yx
•同样，只考虑此光栅。 {i [y9
•假设光栅有一个矩形的形状。 \7v)iG|#G&
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 q]% T:A=
假设光栅参数： # 8h ;Bj
•光栅周期：250 nm v?:: | {
•光栅高度：490 nm ?1I GYyu!
•填充因子：0.5 BR5BJX
•n1：1.46 $V>yXhTh
•n2：2.08 BiwieF4x K^[#] +nQ 光栅＃2结果 $_;e>*+x
ZC0-wr \ %O[N}_XHEh
•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。 Uh6 '$0
•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。 ,*svtw:2')
•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。 ' LE"#2Hu
w#y0atsg'
 O9M{ ). 文件信息 5F"|E-;
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b~m2tC=AW QQ：2987619807 J([ s5:.[
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