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摘要 ;oFaDTX] M ]` Q4\ 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。 e+R.0E ap%o\&T;  G^mk<pH 概述 xYu~}kMu 3}:pD]`h o m_&|9B)
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 w78Ius,
•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。 Aq'%a)Y2
•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。 2Bjp{)*
P)ZSxU
 >qF KXzI iKabo , ~
衍射级次的效率和偏振 z~
u@N9M LVEVCpp@
18A&[6 "!
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 '*, 4F'
•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。 ''v1P v-
•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）。 aY:(0en]&
•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。 }ZmdX ^xB
•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。 tiE+x|Ju"
 w|nVK9. 1UM]$$:i 光栅结构参数 *Ra")(RnDK iz^ wBQ f d,~Yj$R?
•此处探讨的是矩形光栅结构。 g?$9~/h :;
•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。 >Ed^ds b&
•因此，选择以下光栅参数： Z],"<[E
- 光栅周期：250 nm * Yr-:s9J9
- 填充系数：0.5 @E>^\!nH
- 光栅高度：200 nm _@OY C<
- 材料n1：熔融石英 /MU<)[*Ro
- 材料n2：TiO2（来自目录） CXQ ?P
t!u*6 W|@  4a @iR2e sMS`-,37u 偏振状态分析 -mk ync3 H); '\]_'x ^r& {V"l]
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 $Tur"_`I;
•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。 j d8 1E
•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。 z>0"T2W
y
Q]7Q
 qJ/C*Wqic #`fT%'T! 产生的极化状态 LuqaGy}>- kx mS
 6+u'Tcb  Ii,:+o%
e"CLhaT 其他例子 H\k5B_3OU 4AM*KI ` `<1Lo@
•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。 -0X> y
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 J9 =gv0
@
tIB'|O  "n6Y ^ JJ~?ON. H 光栅结构参数 E&+ ^H
on .;:xx~G_Q r9 Z/y*q
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 B~NC
•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。 0|ps),
•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。 ZH(.| NaH
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 _'7/99]4g}
 ^8m+*t
RrHnDO' 光栅＃1 g=C<E2'i*
1pb;A;F,A
 S2R[vB4). C P#79=1 2jW>uk4/i
•仅考虑此光栅。 K*Jty y}r
•假设侧壁表现出线性斜率。 K8J2eV\
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 88>Uu!M=f
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 gHx-m2N
y2R=%EFh6 T,u IA]
假设光栅参数： D H
!Br
•光栅周期：250 nm +_eb *Z`5o
•光栅高度：660 nm
?Qig $
•填充系数：0.75（底部） pD# "8h
•侧壁角度：±6° :xPvEK[B7
•n1：1.46 6
b}feEh$!
•n2：2.08 <d L 04F
5G!U'.gr 光栅＃1结果 5Mr;6
]I< $ Jm2,Yv :*@|"4
•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。 4QFOO
sNp
•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。 k u;nVV
•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。 @6q$Zg/ FA9e(Ha  !)3s <{k# HiG/(<bs9O 光栅＃2 %h"<
IA
S.
]7t\%_
 C[nr>
0xUj#) l :Nxl
•同样，只考虑此光栅。 :WIf$P?X
•假设光栅有一个矩形的形状。 va(9{AXI
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 \hW73a!
假设光栅参数： Ro]IE|Fv
•光栅周期：250 nm ?ev G=S4>
•光栅高度：490 nm IKDjat n
•填充因子：0.5 |u ;BAb
•n1：1.46 wmE,k1 G
•n2：2.08 htYrv5q=M F Rt/{(jro 光栅＃2结果 ^3|$wB=
4 sBoD=e Kw0V4UF
•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。 DD 5EHJR
•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。 ]8>UII ,US
•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。 MD4 j~q\ g
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