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摘要 dr"1s-D4IQ qP
,EBE 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。 ~#/ naNghGQ  (<l hn 概述 @)}L~lb[) 1;iUWU1@ .)3 <Q}>
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 18Emi<&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。 ?]5qr? 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。 OTv)
JGZ BL{8
 r_d! ikOT( {..6>fS
衍射级次的效率和偏振 @F>D+=hS /_.|E] x1<|hTPk
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 XP}<N&j
•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 ?3:A
•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）。 3c%caK
•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。 z9" U!A4
•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。 iRBfx
 X-/]IH DN ^f@=:eWI 光栅结构参数 Bp{Ri_&A ,)io5nZF d_ CT $
•此处探讨的是矩形光栅结构。 )PZT4jTt
•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。 T>>c2$ x
•因此，选择以下光栅参数： j1Ezf=N6`
- 光栅周期：250 nm 3 XKf !P
- 填充系数：0.5 cb bFw
- 光栅高度：200 nm h`KU\X ) A
- 材料n1：熔融石英 9u_Pj2%56.
- 材料n2：TiO2（来自目录） ;a3}~s
/@5YW"1  T{'RV0%
kT=8e;K
偏振状态分析 R#KU^]"( z%kULTL t,' <gI
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 TZ`SZDc7_
•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。 '> "
4
•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。 s^SJ Y{
pot~<d`:K"
 Mihg: `X8F`5&U\f 产生的极化状态 w
= KPT''! GthYzd:'hJ
7Lt)nq-b  4P0}+
%znc# #j)q 其他例子 45oR=A t n W!<U85-#S PW4q~rc=:
•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。 ;d?R:U w8
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 vv7I_nK?
W9)&!&<o  pJ {Y
lS{ i9$ Av 光栅结构参数 r
:dT z E_`=7 i &wX]_:?
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 EQ ttoOO
•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。 W8<%[-r
•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。 -Y E^zzh
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 c`W,~[Q<O+
 =Sv/IXX\di 1Z;iV<d 光栅＃1 olcDt&xv]
`x|?&Ytmf9
@8
6f N ;gfbh] ;PH~<T
•仅考虑此光栅。 n*$ g]G$
•假设侧壁表现出线性斜率。 He)%S]RLk
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 BuwY3F\-O
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 UI#h&j5pW
T;uX4,|( u&NV,6Fj2[
假设光栅参数： XilS!,
•光栅周期：250 nm h\e.e3/
•光栅高度：660 nm $u.z*b_yy
•填充系数：0.75（底部） 62 6r^ c=
•侧壁角度：±6° g5yJfRLxp
•n1：1.46 a
=QCp4^
•n2：2.08 3 6NpfTW
Q;u pau 光栅＃1结果 8_8l.!~ 4z? l C]#,+q*
•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。 v1[29t<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。 9iq_rd]
•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。 *or(1DXP8 `]X>V,  kl`W\t F ,)X Lq8 光栅＃2 PdCEUh\>y
TN.rrop`#g
 ! z**y}<T
Z7#+pPt! "#] $r
•同样，只考虑此光栅。 !?XC1xe~R
•假设光栅有一个矩形的形状。 :
'c&,oLY
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 {FG j] *
假设光栅参数： #?E"x/$Y6
•光栅周期：250 nm 25T18&R
•光栅高度：490 nm K8~d^G
•填充因子：0.5 y^k$Us
•n1：1.46 $Y;RKe9
•n2：2.08 SIllU 74u &%Rj 光栅＃2结果 Kgv T"s.
<[v[ci
<Uur^uB
•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。 pI[uUu7O
•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。 \lY_~*J
•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。 iwq!w6+
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 ),)lzN%! 文件信息 5bIw?%dk(
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I|OoRq QQ：2987619807 @co
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