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摘要 Q PBf++| *bR _
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。 &R 0BuFL8 er 97&5  [ P
8e=; 概述 c0tv!PSw W] RxRdY6[ f1Rm9``
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 c^m}ep\F5L
•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。 P/^:IfuR
•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。 5Eq_L
C3 D1rS/I
 J&lQ,T!?B Jr#ptf"Wu
衍射级次的效率和偏振 grv 3aa@ PyII dTm eQMY3/#
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 P}cGW fj
•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。 gPDc 6{/C<
•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）。 T@X!vCjf6
•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。 J.~$^-&!
•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。 RsY|V|<
 ;X\ ,-pjv Y@Ty_j~ 光栅结构参数 ~~>D=~B0' S_C+1e Zsaz#z|xW
•此处探讨的是矩形光栅结构。 i/~A7\:8%
•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。 {gzL}KL
•因此，选择以下光栅参数： Dk/;`sXV
- 光栅周期：250 nm vX&Nh"0H&
- 填充系数：0.5 SeKU ?\
- 光栅高度：200 nm {G_ZEo#x8,
- 材料n1：熔融石英 $dq
R]'
- 材料n2：TiO2（来自目录） {5:y,=Y
)| 3?7?X  2 }t2k > |_Z(}%
<o 偏振状态分析 $:SHZe 1)H+iN|im/ =ejk E;
%L
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 `}"*i_0-5'
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 <!R~G-D#_T
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 2B5Z0<
e5C560
 N EJxd%- 7@5} WNr 产生的极化状态 d XrLeoK Wfz&:J#
 j$siCsF  *JUP~/N r
< OCy 其他例子 b v~"_)C cd#@"&r vEk
jd#
•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。 V~ %!-7?
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 {|bf`
LDx1@a|83  D!+d]A[r .9PPWY;H 光栅结构参数 )u`q41! ]:8:|*w Rra<MOR
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 QJjqtOf>
•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。 QGs\af
•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。 >S,yqKp37~
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 t3 2
FNg
 &82Za % QJ\
o"c 光栅＃1 tU.Y$%4
{}y"JbXMj
 &;DK^ta*P <!Ed ND = Tq,Kel
•仅考虑此光栅。 Vf: /Kokq
•假设侧壁表现出线性斜率。 l03{
ezJk[
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 9(V12gn+lk
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 +`>Tuz~
O4dJ> O
hR H qG
假设光栅参数： ?A +-k4l
•光栅周期：250 nm b*&AIiT
•光栅高度：660 nm -<h4I
aM
•填充系数：0.75（底部） . zZee,kM
•侧壁角度：±6° )!z<q}i5
•n1：1.46 | vL 0}e
•n2：2.08 NitsU g@<
4+"2K-] 光栅＃1结果 GH[ATL eg!s[1[_ lA>^k;+>
•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。 4+I @
•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。 "H\1Z,P<m
•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。 ]-]K 4*{ 0h=NbLr|S-  yq]= +X>( jMr [ UZ 光栅＃2 kCRf O}wt3
!Lkk1z o
 |Lf>Z2E
o{MF'B # XT+V> H I
•同样，只考虑此光栅。 @
>_v /U'
•假设光栅有一个矩形的形状。 a4aM.o
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 |I \&r[J
假设光栅参数： 4:wVT;?a
•光栅周期：250 nm * Cf5D6=Q
•光栅高度：490 nm 5 XtIVHA@{
•填充因子：0.5 uIh68UM
•n1：1.46 I[nSf]Vm>
•n2：2.08 >V1vw7Pa Hw2 9V // 光栅＃2结果 &`x1_*l
r)<c
~\0 7 o0ky]9
P
•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。 Ck1 {\=t
•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。 jEh Px
•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。 %vn "tp
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 A; _Zw[ 文件信息 qh9d .Q+n
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