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摘要 VO|2 sv<U$M~)X 光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 k%iZ .. l@ +]XyLj  5B [k Z?> 概述 -5Qsc/ s& #]ZOi`; MLV_I4o
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 CU3 [{a
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 . Q3GA0O
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 `!?SA<a:
fmDU
 n3, ?klK :NL.#!>/
衍射级次的效率和偏振 6~Y-bn"%D5 gl/n*s#r_ zG_e=
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 t_@xzt10y
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 0*66m:C2
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 p)d0ZAs
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 nwlo,[
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 hcEU kD
 *@J | ];s[^$# 光栅结构参数 7xAzd#
c?= 3lc'(ts % ~Uw **PT3M
•此处探讨的是矩形光栅结构。 A&#P=m 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。 5gP#V
K
•因此，选择以下光栅参数： `3!ERQU
- 光栅周期：250 nm eWvL(2`T x
- 填充系数：0.5 m2[q*k]AtS
- 光栅高度：200 nm d[+ xLa
- 材料n1：熔融石英 -(FVTWi0
- 材料n2：TiO2（来自目录） 41y}n{4n8
HFD5* Z~M  A~ugx~S0 L1 "y5HJ 偏振状态分析 C<CE!|sfr L^: +8g q^ ],K'
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 8 UArl3
•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。 0Y# S2ty
•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.m65
~8AcW?4Z
 t?p[w&@M2 cDMA#gp 产生的极化状态 yW.s?3X 7_ g}t!b`
 2F(zHa  Q7O8']~n
oXG,8NOdC 其他例子 *V(TNLIh; '`^<*;w iivuH2/~?[
•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。 T_CYSS|fX
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ]qCAog
:(EU\yCz K  |,F/_ rt]
@Z`w 光栅结构参数 7-81,ADv(
TCJH^gDt }0 c
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 \?)@
#Qs
•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。 C.dN)?O
•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。 `As.1@
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 e"^* ~'mJ
 Jq) !)={ AZ cW f8 光栅＃1 6R% I)
s
bV6}
 /!,>P[ Vx 'S<ebwRd= :%q J AjR&
•仅考虑此光栅。
| Euf:yWY
•假设侧壁表现出线性斜率。 @qH{;
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ;bq_Y/"
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 O`- JKZc
?}y?e}y*xZ dL5 u- <y&
假设光栅参数： (</cu$w>H)
•光栅周期：250 nm 6JBE=9d-Q
•光栅高度：660 nm X<J
NwjM%
•填充系数：0.75（底部） |) QE+|?P
•侧壁角度：±6° ,6?L .L
•n1：1.46 C#X| U2$
•n2：2.08 3B95t-
X.V7o d> 光栅＃1结果 TGu`r>N51 - #= v~vE U}(*}Ut
•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。 iO4YZ!
•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。 g9I2 e<;o
•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。 e"P>b? OY YuXq  >[B[Q_}) c*ac9Y'o 光栅＃2 I?@9;0R
=xFw4 D9
 /,A:HM>B
bCHA!zO Ul7)CT2:
•同样，只考虑此光栅。 mu0ER 3o
•假设光栅有一个矩形的形状。 U bT 7
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 #:v}d+
假设光栅参数： D_@WB.e L
•光栅周期：250 nm HkFo y y
•光栅高度：490 nm ZFh2v]|!
•填充因子：0.5 8@ck" LUzD
•n1：1.46 !T02@e /
•n2：2.08 Au08k}h<G yhg^1l|t, 光栅＃2结果 ,
}O>,AU
Y ## ft Q 5O<7<O B
•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。 XfmPq'#Z
•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。 w N9I )hB
•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。 vL(7 |K
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 9 m MPkgc 文件信息 }8Tr M0q8
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21x?TZa QQ：2987619807 + DFG762
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