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摘要 97lM*7h; zs<W>gBq 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。 Mo\LFxx>4{ "Lk -R5iFd  ?Y 7'OlO 概述 G x
ci Y u \<
HgPRz C
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 ~s{y h-B
•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。 sgp5b$2T.
•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。 ||a
5 )D
:Fz;nG-G
 aT1T.3 a =QFn ab?N
衍射级次的效率和偏振 SIv8EMGo SN+B8*! QlmZBqK}&
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 GO{o #}
•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。 ,e{( r0
•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）。 ?K%&N99c!
•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。 L1A0->t
•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。 \]ouQR.t@\
 Y?W"@awE"\ GxE"q-G 光栅结构参数 VU3xP2c:
@ c,KK~{ NSH20$A<
•此处探讨的是矩形光栅结构。 gD E',)3Q,
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 Rp$t;=SMD
•因此，选择以下光栅参数： qplz !=
- 光栅周期：250 nm p?(w ! O
- 填充系数：0.5 Um YReF<<_
- 光栅高度：200 nm >Pne@w!*
- 材料n1：熔融石英 q$FwO"dC
- 材料n2：TiO2（来自目录） SFCKD/8
5ws|4V  u&/[sq x 2<HG=iSf 偏振状态分析 S-V)!6\cK 4Kjrk7GAx EV{kd.=f
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 1cPm $=B
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 ;/+VHZP;
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 R\k=
CoJJ
8:^`r w4a0
 Q WVH4rg a)J3=Z- 产生的极化状态 6(Za}H +p6cG\Gp
 %"tLs%"7=P  'PPVM@)fU
\l! ^6G|c 其他例子 d~+8ui{-U :K&> x xxM
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 ]-h$CJSY
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Q79& Q04XN
[0|g3K ! A  [P,YW|:n Hik8u!#P 光栅结构参数 n+Of biz@ l{oAqTN /3|uU
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 <SM{yMz
•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。 <L|eY(:
•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。 ` H+~LVH
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 :M" NB+T
 Uw R,U#d ]D|sQPi]F 光栅＃1 \2cbZQx
!wH7;tU
 2q}M1-^ Cb}hE
ro 3& Dl n
•仅考虑此光栅。 v_Om3i9$E
•假设侧壁表现出线性斜率。 tln*Baq
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 .5=Qf vi*
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ERxA79
jU')8m[ jR~2mf!h*e
假设光栅参数： (ov=D7>t0
•光栅周期：250 nm M7Ej#Y
•光栅高度：660 nm nLK%5C
•填充系数：0.75（底部） 5G.A\`u%
•侧壁角度：±6° ,EP s>#d
•n1：1.46 -:9E +b
•n2：2.08 z_fR?~ $N2
l!Q |]-.@ 光栅＃1结果 # fg RF ow :}N I I"awvUP]a[
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 I#( D.\P
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 `jY*0{
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 M$O}roOa _%WJ7~>  `_{'qqRhe I}oxwc 光栅＃2 dRg1 I=|{_
n"B"A ysz
 arf`% 9M
W-mi1l^H{ ahgm*Cpc
•同样，只考虑此光栅。 xR5jy|2JJ
•假设光栅有一个矩形的形状。 2^ 'X
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 M7vc/E}]n
假设光栅参数： KA:>7-
•光栅周期：250 nm :CEhc7gU
•光栅高度：490 nm ;p ~@*c'E
•填充因子：0.5 T
xRa&1
•n1：1.46 |6 LC>'
•n2：2.08 $^R [t; 42:~oKiQ$" 光栅＃2结果 vPuPSE%M
=8OPj cX.V .Ajs0 T2
•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。 ` c~:3^?9d
•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。 kE QT[Lo
•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。 , 2u-<8
k)\Yl`4au
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N, 文件信息 P\bW k p0
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S;ra,x QQ：2987619807 ji {V#
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