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摘要 p:kHb@ HV_5
+ 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。 Npq_1L RM/q\100  #^|"dIZ_M 概述 ;[pY>VJ( tGq0f"}'J CKoRq|QG_
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 wGRMv1|lIu
•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。 AmSrc.
•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。 X8l|^ [2F
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 ;3~+M:{2 -M{.KqyW
衍射级次的效率和偏振 Qf HJZ7K.4 }:6$5/? IEbk _-h[
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 puE!7 :X7
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 hq.XO=0" k
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 ^5 {M@o
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 d~ m,hCTe
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 S3cV^CzNg
 G a1B&@T ZT;8Wvo 光栅结构参数 H Pvs~`>V ix.I) #* KmPc+
•此处探讨的是矩形光栅结构。 )21yD1"6
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 ()Cw;N{E
•因此，选择以下光栅参数： ?+^vU5b1u
- 光栅周期：250 nm J 'qhY'te
- 填充系数：0.5 x(r>iy
- 光栅高度：200 nm h 3.6<vM
- 材料n1：熔融石英 1$A7 BP
- 材料n2：TiO2（来自目录） tN-U,6c]
8 6_`Z$ s  Zn dv!z Aw7oyC! 偏振状态分析 Vdpvo;4uy ;s$bVGHr @d/Wa=K
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 5Xe1a'n5]
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 Y2Z<A(W
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 @'D ,T^I
"}91wfG9
 sTmY'5ry ?WD JWp% 产生的极化状态 x JXPtm n#\ t_/\
 z8 n=\xL  ZJZKCdT@
X 3# AYn, 其他例子 ]&oQ6 +?&|p0 C VyYV &U,
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 j$%uip{
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 FF} A_ZFY
v "Z`#Bi  }\-"L/D?+ CcDi65s 光栅结构参数 XF S"~ { 7UV hyrl dI$U{;t
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 "{1SDbwmMo
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 S8S<> W
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 Q,AM<\S
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 SniKC qmC]
 3Mlwq'pzD jdEqa$CX G 光栅＃1 |1rKGDc
[Y% H8}
 `3QAXDWE >^U$2P k N'.e*
•仅考虑此光栅。 8*-N@j8
•假设侧壁表现出线性斜率。 @An "ClDa
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 l7p*: :(9
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 @y+Hb@ >.
vz^w %67& s?}m~Pl
假设光栅参数： a YC[15?'
•光栅周期：250 nm p1mY@ [A
•光栅高度：660 nm c}l?x
\/
•填充系数：0.75（底部） VvS ^f
•侧壁角度：±6° L'KgB=5K&i
•n1：1.46 ;O Td<
•n2：2.08 Fh3>y2 `/
/1!Wet}f 光栅＃1结果 <z2*T \B!8 ' u)zQAaw. w4"4(SR.
•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。 .dr-I7&!
•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。 tt%lDr1A)
•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-9Y &#U .w@o%AO_  ~\ C.N m A lH\IP 光栅＃2 XoO#{7a
Hyj<Fqr!.
 =Ll:Ba Q
p^yuz ( TSPFi0PP
•同样，只考虑此光栅。 yH:gFEJ:x
•假设光栅有一个矩形的形状。 )j^~=Sio.
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 u5LrZt]k
假设光栅参数： b;AGw3SF
•光栅周期：250 nm i!U,qV1
•光栅高度：490 nm k>ERU]7[
•填充因子：0.5 i`F8kg`_K
•n1：1.46 : K#z~#n
•n2：2.08 @ 7WWoy
oRbG6Vv/ 光栅＃2结果 ;@&mR <5j
B,f4< n!Dy-)!`O
•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。 /@!%/Kl
•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。 ohod)8
•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。 9|}u"jJB%E
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