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摘要 ()JM161 af\>+7x93 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。 H:#b(&qw2 .a:"B\B`  7A8jnq7m/ 概述 =#^%; 6 6z t9&)9,my +
htTrHjt
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 %*e6@Hm
•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。 x%B^hH;W
•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。 N/DcaHFYo
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 5xwztcR- # ,u7lAz
衍射级次的效率和偏振 'I( $IM Hhr/o~?;}# {\ P$5O{%
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 { > {|3
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 cn v4! c0
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 7S7gU\qOj
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 C&bw1`XJf
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 ~1`. iA
 \o?zL 7 i Ui{)xa2 光栅结构参数 Ym(^ i h y AU[A jRm:9`.Q
•此处探讨的是矩形光栅结构。 g TY \B.
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 O4$ra ;UM`
•因此，选择以下光栅参数： Jn +[:s.
- 光栅周期：250 nm 8;4vr@EV
- 填充系数：0.5 /v: g' #n
- 光栅高度：200 nm sVZb[|zSri
- 材料n1：熔融石英 -\6tVF11z
- 材料n2：TiO2（来自目录） Id
*Gs>4U
Oq(_I
b)9  Vg#s pNcNU[c 偏振状态分析 =8X`QUmT 00Tm0rY :J@q
Xa
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 @4B+<,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。 Z 7t 0=U
•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。 $R2T)
>>rW- &
 R,C)| *ef qo} -m 7 产生的极化状态 XASoS5 {W3%n* q
 i@6MO'y  L5(rP\B
j ?i Ur2 其他例子 &9$0v" `H LZM dW
#,[ ) UI$ s"
•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。 F:%= u
=
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 <GF) 5QB
K$\az%NE  W8,XSUl g.kp Us 光栅结构参数 5@tpJ8E8$ J#L-Slav% ') 5W
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 ge`)sB,
•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。 GxLoN Vr
•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。 1.o-2:]E
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 V CiJ]$`M
 QUa z;kNC7 qBpv[m 光栅＃1 " 6~pTHT
s24-X1d(9
 |b;}'
* Tg&{ P{$ Y:^~KS=U z
•仅考虑此光栅。 (s
%T1 8
•假设侧壁表现出线性斜率。 b+'G^!JR
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 P|v ;'9
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 iH9g5G`O
U)zd~ug?m r6Lb0PzMf
假设光栅参数： X l#vVyO
•光栅周期：250 nm aj20, w
•光栅高度：660 nm A]Zp1XEG
•填充系数：0.75（底部） T$06DS
•侧壁角度：±6° w eT33O"!1
•n1：1.46 MfJk`-%~
•n2：2.08 +>.plvZhu
X;w1@4! 光栅＃1结果 % rdW: L 4zSro:Si =3{ h9
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 z<+".sD'
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 0Q;T
<% U
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 >L$y|8 O fg8V6FS  req=w; E: Eg3rbqM- 8 光栅＃2 Q0gO1 T
[NFg9y;{h
 5dMIv<#T`
3rZFN^ }Tu_?b`RUm
•同样，只考虑此光栅。 rzDqfecOmW
•假设光栅有一个矩形的形状。 en=Z[ZIPO
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 vROl}s;
假设光栅参数： kNI m90,g
•光栅周期：250 nm HoT5 5v!o
•光栅高度：490 nm U# -&%|b$
•填充因子：0.5 4. ,e3
•n1：1.46 ?p. dc ~tZ
•n2：2.08 B+jT|Y' +LQ 2To 光栅＃2结果 BXa1 [7Z
!}"npUgE E;$t|~ #
•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。 'M_8U0k
•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。 S5" xb
•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。 D ,mFme
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 %;yo\ 文件信息 "h 7Z(Y
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