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摘要 8|zavH#P &9flNoNR9 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。 w( V%EEk Hl}lxK,]  2 H%lN` 概述 +%XByY5 p/ (Z2N" )zxb]Pg+
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 ;D~#|CB
•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。 _ \4#I(
•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。 <q=Zg7zB
)G)6D"5,+G
 /''=V.-N ) !-gT
衍射级次的效率和偏振
`o#(YEu
skl3/! }W'j Dz7O
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 +UDt2
•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。 F:m6Mf7L
•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）。 >> T7;[h
•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。 yo[Sh6r/9b
•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。 i975)_X(
 hM]Z T 5;< 4 *}H3-` 光栅结构参数 MZ}0.KmaZ //c 6vG fJr
EDj4(
•此处探讨的是矩形光栅结构。 FQ4R>@@5
•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。 b+a+OI D
•因此，选择以下光栅参数： 1 |{s8[;8
- 光栅周期：250 nm `:=1*7)?
- 填充系数：0.5 5)< Y3nU~
- 光栅高度：200 nm z"
tz-~
- 材料n1：熔融石英 F%
n}vA`
- 材料n2：TiO2（来自目录） (H uvo9
4v bGX b}!  Q &W >h/ B(M-;F 偏振状态分析 b|-)p+ba Xb:*
KeZq [RKk-8I
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 pG "wQ
•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。 .hH_1Mo8
•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。 t)j$lmQ n
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 _OG9wi(Fpx :oy2mi; 产生的极化状态 r5xm7- `c LC]0c)v#
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P@@MQ[u?!. 其他例子 ) !0}<_2 JL
G!;sov Tl yyJ{~
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 8T pYt)]S
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 GcN}I= 4|
N4;g"k b  t #(=$ \bT0\
(Js\ 光栅结构参数 wL~A L W#U|;@" 3:xx:Jt
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 }IWt\a<d
•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。 Lp-$Ie
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 Wi=zu[[qc
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 H<!q@E
;
 2'=)ese Vj4 h#NN$ 光栅＃1 d;>G
Jvc<j:{^w
 1|8Bv0-b Psf'^42(v
#C } +
•仅考虑此光栅。 3:Nc`tM_
•假设侧壁表现出线性斜率。 Y7 +c/co
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 f tM lm_u
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 g"" 1\rc=
MS#" TG/) %Qz<Lk">.
假设光栅参数： I(7 GVYM
•光栅周期：250 nm ,s So\%
•光栅高度：660 nm R"XycXn_$
•填充系数：0.75（底部） W*s=No3C
•侧壁角度：±6° 41=H&G&
•n1：1.46 +x{o
•n2：2.08 '^m'r+B"
Vaf, 光栅＃1结果 R\ 8[6H Ns YEBT7f s@$0!8sxm
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 :vIJ>6lIR
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 PeIi@0vA
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 kjPf%*3 f_P H?  68GH$ji JAKs [@: 光栅＃2 h0m5o V
~q+AAWL
 O)V;na
G*EF_N. G0 xU%]G .k
•同样，只考虑此光栅。 E4o{Z+C
•假设光栅有一个矩形的形状。 q bSI98r w
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 U"|1 @W#
假设光栅参数： DjaXJ?'
•光栅周期：250 nm @TW:6v`
•光栅高度：490 nm zQ:nL*X'Z"
•填充因子：0.5 /,uxj5_cT
•n1：1.46 Zs t)S(
•n2：2.08 +JG05h%' vh&~Y].W Y 光栅＃2结果 =9 QyO h
!21G $ [H 72RTEGy
•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。 a0]GQyIG
•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。 L"vk ^>E6
•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。 rD$5]%Y
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 QZ(O2!Mg 文件信息 &k| EG Uu+ibVM$ |FT.x9e-
Zjn1,\(t~u QQ：2987619807 %4rlB$x
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