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摘要 V(=~p[ "\vEi
&C 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。 @GBS-iT 3 c|:H/Y2n|  <!Nj2> 概述 `T {{wty >VE,/?71@ PGP9 -M
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 j S')!Wcu
•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。 Dvo.yn|kB
•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。 Dsm_T1X
giyKEnP
 "7JO~T+v fR~_5 pt7
衍射级次的效率和偏振 H-n k\ K<| )T(xQ2&r4 S M@l4GH
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 ]N:SB
•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。 8 %Lq~ l 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）。 :tedtV ~
•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。 .2C}8GGC'
•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。 AJiEyAC!)5
 G>M#
Bu U *,%H1)Tj} 光栅结构参数 eq<xO28z }C}~)qaZv+ ]V6<h Psi
•此处探讨的是矩形光栅结构。 `D>PU@s$nT
•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。 \"V7O'S)&
•因此，选择以下光栅参数： !\}Dxt
- 光栅周期：250 nm mSY ;hJi
- 填充系数：0.5 y"]?TEd
- 光栅高度：200 nm 6$4G& ' J
- 材料n1：熔融石英 @r% [e1.
- 材料n2：TiO2（来自目录） GL cf'$l
*
Od_Cl  (i.MxG Dd 2rB$&>}T 偏振状态分析 =IkQ;L& `a ["`N^ G':mc{{
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 %+L:Gm+^g#
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 < dV|N$WV
•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。 E=A h_zKU
~x)Awdlu
 \wCj$- ;Jt <?yAIhgN* 产生的极化状态 TKx.`Cf
m f+}? $'
 B0?E$8a  `4'v)!?
_UT>,c;h 其他例子 (Q o pD9*WK Ef* R61.!ql%w
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 xlp^XT6#
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 8Focs p2
izebQVQO*  W#P)v{K Uq<c+4)5 光栅结构参数 94=Wy- i~@e}= Y#{ L}
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ?SK1*; i
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 |#D3~au
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 +XLy Pj
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 *NS :X7p!V
 BKP XXR btkD<1{g 光栅＃1 \l?\%aqm
+;c)GNQ)6:
 #(j'?|2o% ^ b{0 |: f>k]{W Y
•仅考虑此光栅。 0.'$U}#b
•假设侧壁表现出线性斜率。 <.HX_z3l
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 0j %s
H
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 7;:R\d 6iL
gtHWd;1&f dT4?8:
假设光栅参数： ]R32dI8N
•光栅周期：250 nm z|^:1ov ,
•光栅高度：660 nm qa)X\0
•填充系数：0.75（底部） a6wPkf7-H
•侧壁角度：±6° }b)7gd=
•n1：1.46 O68/Hf1W
•n2：2.08 0-M.>fwZ=
2a'b}<|[( 光栅＃1结果 #!wu }nDu = +% QfuK X ,y0 J
•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。 hm*1w6 =
•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。 R*VRxQ,h6+
•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^Qc9s#D 8fRk8  9dn~nnd'n )ZC 0/>R 光栅＃2 ]&w8"q
uDvZ]Q| .
 - L%tiz`_
*` &4< >=n .xo#rt9_"=
•同样，只考虑此光栅。 F6J,:
•假设光栅有一个矩形的形状。 1O3"W;SR<:
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 G`8i{3:
假设光栅参数： )65 o
•光栅周期：250 nm 2XI%z4\)!
•光栅高度：490 nm
=z`#n} v
•填充因子：0.5 d|#sgGM<8
•n1：1.46 "i0{E!,XL
•n2：2.08 K,(37Id' q;a"M7 光栅＃2结果 ,'w9@A
RG[b+Qjn +LFh}-X{_
•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。 8WU_d`DF
•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。 xc{$=>'G
•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。 )RV.N}NU
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