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摘要 e)A{
{wD/ 4 |xQQ v 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。 '2v$xOh!y 1JF>0ijU@  |k= 5`WG 概述 0t.v J9XV:)Yv# ,<<HkEMS
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 e\ O&Xe
•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。 e4Xo(EY &
•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。 Cp^%;(@
./Wi(p{F
 T#D*B]oZ} !l~3K(&4
衍射级次的效率和偏振 T*z y^w e J|N>}di ~0Xx]
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 2hE+Om^n
•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。 95 oh}c
•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）。 #4ii!ev
•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。 ){xMM Q5
•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。 H?)?(t7@
 S")*~)N@ s ]i<D9h 光栅结构参数 DWcEl: psB9~EU&Q sr`)l& t?
•此处探讨的是矩形光栅结构。 7K &j
•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。 -0Q^k\X-
•因此，选择以下光栅参数： {iq)[)n
- 光栅周期：250 nm z|sR
`]K
- 填充系数：0.5 zq4)Uab*
- 光栅高度：200 nm fg~9{1B
- 材料n1：熔融石英 )*_n/^m
- 材料n2：TiO2（来自目录） t$5)6zG
T.iVY5^<  G,A;`:/ IC@-`S#F 偏振状态分析 ;Ak 6*Sr I=o/1:[- Dv-ubki
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 b'Tk Ya^
•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。 + u'y!@VV
•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。 ~OOD# /
=B tmi
 S}XVr?l 2O lr&O@
5"oy 产生的极化状态 0O7VM )[ 1J O@G3,
 0vi\o`**Mj  C4
@"@kbr
WU<C7 其他例子 .GNl31f0 Gt5'-Hyo ICXz(?a
•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。 :gacP?
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 7P7d[KP<
] ! :0^|  ">NPp\t>/Z 5sK1rDN 光栅结构参数 Y#aHGZ $i !:w& eFC6 ;+iw?"
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ^ G@o} Z
•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。 |4A938'4j
•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。 T1c.ER}17
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 zoI0o A
 x\2N
@*I: l/o
4b kV 光栅＃1 $09PZBF,i
29GcNiE`T
 }wR&0<HA >ISN2Kn
iH[ .u{h
•仅考虑此光栅。 SYmiDR
•假设侧壁表现出线性斜率。 {[Vkht}
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 mYiIwm1cb(
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 2v9T&xo=
1 !`B8y) @8qo(7<~Q
假设光栅参数： o
9] 2
•光栅周期：250 nm z'd*z[L~
•光栅高度：660 nm sQ8_j
•填充系数：0.75（底部） -R z%<`
•侧壁角度：±6° Th[ Gu8b3
•n1：1.46 lL{1wCsl
•n2：2.08 ;fnE"}
v a
j 光栅＃1结果 CH3bpZv 3D/<R|p FfR%@
V'
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。
%h-?ff[
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 {u,yX@F4l
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 Da 8{== 9#A&Qvyywg  o$,Dh ?l Fi*j}4 F1 光栅＃2 m? #J`?E
:ncR7:Z
 cf
~TVa)M
<.qhW^> X
GVl TW?5
•同样，只考虑此光栅。 )zo O#tX
•假设光栅有一个矩形的形状。 L-v-KO6
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 &!pG1Fp9
假设光栅参数： ~\~K ,v
•光栅周期：250 nm V)g{ Ew]:
•光栅高度：490 nm rAZsVnk?
•填充因子：0.5 a="\?L5
•n1：1.46 )]~;A c^x
•n2：2.08 y~AF|Dk= G8E=E<Yg~ 光栅＃2结果 ij/5m-{6)
>u)DuZXj -<GSHckD
•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。 onOvE Y|R
•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。 Sd0y=!Pj=
•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。 lp=8RbQYC
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