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摘要 e*Med)tc^$ `ha:Gf 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。 ~0{Kga ^<Tp-,J$EN  `*! >79_2C 概述 YGmdiY:;1 j7 3@Yi% P&^7wud-sb
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 E.bbIV6mQ
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 9>>}-;$
•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。 A)\DPLAG
Bx!` UdRn
 #iDFGkK / A>2p/iMc
衍射级次的效率和偏振 E,:pIw
@O @yJ{(I # Kr.!uD
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 xA E@cwg
•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。 vp9<.*h
•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）。 /j@r~mt/pA
•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。 -{%''(G
•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。 .4(f0RG
 )eMh,r
W
A} @ n 光栅结构参数 <BA&S
_=4 ,LO-! \L D.!7jA#
•此处探讨的是矩形光栅结构。 y ]%,Y=%X
•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。 % "^XxVJ*
•因此，选择以下光栅参数： W-QPO
- 光栅周期：250 nm 3:#rFb
- 填充系数：0.5 9D w&b
- 光栅高度：200 nm 0.0!5D[
- 材料n1：熔融石英 p00 A cUTq
- 材料n2：TiO2（来自目录） `{_PSzM
+N@F,3yNa  &/?j MyD@ uy:=V } p 偏振状态分析 tY=TY{ RY 2f4 c;YS
RZ%X1$
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 & 2igX?60
•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。 =7,U qMl_
•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。 )&<ExJQ&
`%p6i|
_Q
 3~la/$?p0 D|:s Sld @ 产生的极化状态 aB'@8[]z NvZ?e
 N
Z`hy>LF^  = h( n+y<
gV kI=J 其他例子 vD vGT <d 1?\ Y,+ 0&@ pX~h:
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 ;~1JbP
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 H/Q)zDP
o hlV c%a  f tDV 3If V p{5Kxq 光栅结构参数 Y cpO;md T%/w^27E Q$j48,e
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 tvRy8u;
•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。 p\ S3A(
•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。 ) 7J>:9 h
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 nDy=ZsK
 7!;/w;C -+|[0hpw 光栅＃1 Kf~+jYobO
|vzWSm
 AAgA]OD, NhX.yLb$ KL]!E ~i
•仅考虑此光栅。 z?[DW*
•假设侧壁表现出线性斜率。 _9r{W65s
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ,O$C9 pH9
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 KW^aARJ)
>~~\==". B$EP'5@b
假设光栅参数： |0p'p$%
•光栅周期：250 nm ?UDO%`X
•光栅高度：660 nm n^#L B* q
•填充系数：0.75（底部） ypo=y/!
•侧壁角度：±6° IoOnS)
•n1：1.46 /GGu` f
•n2：2.08 BwD 1}1jp
e]h'
光栅＃1结果 5 &= n p>3 '77
V *DzPkaYD>
•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。 vI}S6-"<
•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。 _1Gut"!{\
•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。 "\?G *wcoDQ b;  ,>v9 Y#U v *'\w#
光栅＃2 ,5*xE\9 G
:exuTn
 NI:N
W-!
%= y 3 q.{/{9
•同样，只考虑此光栅。 \w[%n 0
•假设光栅有一个矩形的形状。 1:UC\ WW
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 $VIq)s2az|
假设光栅参数： |9$'?4F
•光栅周期：250 nm yt: V+qdv
•光栅高度：490 nm n ]}2O 4j
•填充因子：0.5 /+O8A}
•n1：1.46 N~_ jiVD>
•n2：2.08 1[9j`~[([ Nj&%xe>]. 光栅＃2结果 ld:alEo
z
]N~_9w KXCmCn
•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。 K/ m)f#
•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。 3eP0v
•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。 Kg-X]yu*0
L b;vrh;A
 E9 q;>)} 文件信息 8lSn*;S,
aZGDtzNG5h
 g_c)Ts( \&)W#8V
eE`1;13; QQ：2987619807 YKOO(?lv
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