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摘要 O%5cMz?eU 21D4O,yCe 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。 j)ZvlRi, SY|r'8Z% Q  pxjN\q 概述 WsRG>w3" D}'g4Ag ]\5@N7h
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 f gg^B[(Y
•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。 <_@ K4zV
•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。 tk"L2t
fv$Y&_,5
 "Pi\I9M3 L >+g;GJ
衍射级次的效率和偏振 /tRzb8` ## d \|r K:yS24\ %
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 l=D E|:
•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。 c_clpMx=
•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）。 LqIMU4Ex
•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。 #<f}.P.Uc
•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。 vR`-iRQ?_
 MV6 %~T ^@l_K +T 光栅结构参数 6i[\?7O'0 HX\@Qws >SpXB:wx
•此处探讨的是矩形光栅结构。 dVc;Tt
•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。 zOYkkQE3mJ
•因此，选择以下光栅参数： PbxuD*LQ.
- 光栅周期：250 nm .O @bX)
- 填充系数：0.5 MbLG8T:y
- 光栅高度：200 nm C>7Mx{ !H
- 材料n1：熔融石英 t+}@J}b
- 材料n2：TiO2（来自目录） Y M{Q)115
>C"cv^%c  2!>phE C0/s/p' 偏振状态分析 vW]Frb G&:[G>iSm^ SdC505m 0*
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 N%;Q[*d@/
•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。 GbUcNROr
•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。 k/AcXU%O+
W~p^AHc o`
 ]*j>yj.Y'~ 6CO>Tg:% 产生的极化状态 =YF\mhMQ: +5Ir=]=T9
 M ['25[  'j#oMA{0
,]Yjo>`tW 其他例子 2g-'. w Noz+\O \ R<LW*8
•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。 z/ T|
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 I@cKiB
G+4a%?J H  OzBo *X/p RL~|Kr<7J 光栅结构参数 QI~s~ j WzgzI/ deaxb8' 7
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 B;4hI?
•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。 Z] $yuM
•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。 :eS7"EG{3
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 Oz^+;P1
 qA9*t G,{L=x Oh 光栅＃1 3Zsqx =w
tn qW!F~
 o]n5pZ\\W< }^G'oR1LF t(l TXG
•仅考虑此光栅。 Bx
E1Ky8@A
•假设侧壁表现出线性斜率。 lO%Z4V_ Mj
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 [=e61Z
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 '\ 1%%F7
<| |Lj [rTV)JsTb
假设光栅参数： r d]HoF E
•光栅周期：250 nm $f>WR_F
•光栅高度：660 nm JC{} iG6r+
•填充系数：0.75（底部） $>/J8iB
•侧壁角度：±6° )[9L|o5D
•n1：1.46 {0QD-b o
•n2：2.08 <WaiJy?
tt|U,o 光栅＃1结果 :L:;~t K f: 7Y F
xFK
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 ~SM 2W%
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 ( 4ow0} 1
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 a9QaF s" PG<N\  :KX/` 1Od: I}@ 光栅＃2 P_-zk w
ddnWr"_
 HxZ4t
_I{&5V~z xO1d^{~^^
•同样，只考虑此光栅。 e-qr d
•假设光栅有一个矩形的形状。 H _3gVrP_
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 8>pFpS
假设光栅参数： z@~1 e]%
•光栅周期：250 nm KN}[N+ V>
•光栅高度：490 nm ;i:U oyi
•填充因子：0.5 ip>dHj
z
•n1：1.46 _tjFb_}Q
•n2：2.08 bL0+v@(r D>G&aQ 光栅＃2结果 ^~BJu#uVyy
N Lz$jk%=g GrM~ %ng
•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。 @Zq,mPaR $
•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。 `
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•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。 }a<MVG:>SF
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 r4D66tF 文件信息 /%xK-z,V
t9K.Jc0
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N_gjOE`x5 QQ：2987619807 ~ MhPzu&B
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