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摘要 6s@!Yn |? NS[ Z@ @ 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。 y" =?l {]IY; cL  *d8
%FQ 概述 Ftyxz&-4$p -RP{viG WK Z\0wQ ;}
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 qsj$u-xhX
•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。
K3zY-yIco
•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。 /Z2u0jNArP
{MtJP:8Jp
 0*MUe1{ g3ukx$Q{>
衍射级次的效率和偏振 #66i! }
l7t
^iH[
22 b4
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 "smU5 s,P
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 tar/n o
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 5YrzOqg=
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 PS~_ a
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 *$cx7y J
 N1Y
uLG: 5B~]%_gZr 光栅结构参数 nzbVI DlzL(p@r K -'uE)
•此处探讨的是矩形光栅结构。 >_Tyzl>z
•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. I%B
•因此，选择以下光栅参数： ~vYFQKrb
- 光栅周期：250 nm ` 0 @m,
- 填充系数：0.5 Lum=5zDo
- 光栅高度：200 nm p4uzw
- 材料n1：熔融石英 \>\ERVEd
- 材料n2：TiO2（来自目录） c6b51)sQ"
~JRq :  CL7_3^2qI /Igz[P^\9 偏振状态分析 5Y;&L!T W
/v
&V# )-I/ej ^
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 } >iNT.Lvd
•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。 1#L%Q(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。 iklZ[G%A0
hc W> R
 `j {q -I4@6v E, 产生的极化状态 zZd.U\"2 bRggt6$z
 (0@b4}Z  7Tp +]"bL
n+
H2cl } 其他例子 ~|<'@B!6 0OlT^ me@`;Q 3
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 (-J'x%2)
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 Ca5LLG
B3y TN6-  8@doKOA~T k^d^Todq. 光栅结构参数 g'!"klS93 ga,kKPL ,dd1/zm
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 fJNK@F
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 4YY!oDN:
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 GfSD% "
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 Y4N7# 5
 "([gN : 0`V=x+*, 光栅＃1 P ( -
{\k }:)
 #Mk3cp^Yl o;
6^: Aua}.Fl,
•仅考虑此光栅。 fVZ9 2Xw
B
•假设侧壁表现出线性斜率。 ?x 0gI
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 @#^Y#
rxb
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 z&c}
}Z\S__\9 9,&xG\ z=
假设光栅参数： y5KeUMcu
•光栅周期：250 nm } tBw<7fe
•光栅高度：660 nm !5h8sD;
•填充系数：0.75（底部） s1sn, ?
•侧壁角度：±6° sZ7,7E|_
•n1：1.46 Kwm_ Y5`A
•n2：2.08 a * }>yad
1=T;6 8B 光栅＃1结果 x|AND]^Q 4*o?2P$Q $e4N4e2x/
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 3.P7GbN
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 [+l6x1Am
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 KiFTj$w, CAx
eJ`Q  \1#]qs - }/\`'LQ 光栅＃2 C[jX;//Jiu
8mLW^R:`
 h-O;5.m-P
!Ea9
fe O# ):*II`9
•同样，只考虑此光栅。 av5a2r 0W1
•假设光栅有一个矩形的形状。 y<m[9FC}
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 z`$c4p6G6
假设光栅参数： VR1[-OE
•光栅周期：250 nm 'Q 7^bF^
•光栅高度：490 nm 8lDb<i
•填充因子：0.5 $B<:SuV#
•n1：1.46 0W KS
•n2：2.08 j_h:_D4 |&
jrU -( 光栅＃2结果 .}Xf<G&
@TXLg2 \/\ w|j
•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。 .L;e :cvx
•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。 ZQ*Us*9I
•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。 a]%s ks
":s_ O.
 `$6~QLUf 文件信息 j`$$BV Z
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