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摘要 1DlcO>#@ vB YT)S 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。 |^k1hX2?W BSu)O~s  6u, 0y$3 概述
pOI`,i}. M7<#=pX& ?!
_pP|
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 ;1g-z]
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 0G\myv
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 w$;*~Qc
aLk2#1$g
 (DMnwqr 6BN(^y# -X
衍射级次的效率和偏振 >fj$ wOq p, u<g JUL ^21f^>k(
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 x(zZqOed
•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。 fQ.>G+0 I>
•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）。 `L*;58MA
•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。 e, 0I~:
•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。 x OyL2
 @$yYljP $F()`L{Tj 光栅结构参数 *n_4R r 8U:dgXz tMBy
^@p
•此处探讨的是矩形光栅结构。 g7LW?Ewr
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 <IDzv'
•因此，选择以下光栅参数： g?Aq C
- 光栅周期：250 nm j"sO< Q{6%
- 填充系数：0.5 u&_U
CJCf
- 光栅高度：200 nm [gd P HXs
- 材料n1：熔融石英 })SdaZ
- 材料n2：TiO2（来自目录） L.:QI<n
\ J:T]  sfPN\^k2 / lM~K: 偏振状态分析 :QL p`s M*6 @1.n 3X,{9+(F
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 2\tj eg
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 Z:$b)+2:\
•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。 9x {prCr
+ vSE}
 .) ;:K A y[L{!)2{ 产生的极化状态 T|2%b*/ _:p_#3s$
 9:w,@P he  LhRe?U\
^|;4/=bbs 其他例子 R,+(JgJ %ys}Q!gR ",V5*1w
•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。 HYmUxheN2
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 32P ]0&_O
^tcBxDC"]  c !^}!32j) =T4 w: 光栅结构参数 NB +O; Q b{5*> n1 (X%%2
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 E"&9FxS]^
•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。 1W <_5 j_
•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。 r['C.S6
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 < XrGr5=BV
 aW$nNUVD lB~ '7r` 光栅＃1 l8Qi^<i/
q#3X*!)
 Bt3=/<.\ ta., 4R&K M)^9e?
•仅考虑此光栅。 1u+ (rVQN
•假设侧壁表现出线性斜率。 H5 hUY'O
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 %pQ o% <d
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 Hvo27THLo
&:K? -ac vGT.(:\-,
假设光栅参数： >{Z=cv/6o
•光栅周期：250 nm p;=(-4\V}
•光栅高度：660 nm 9' h^59
•填充系数：0.75（底部） Asu"# sd
•侧壁角度：±6° hAyPaS #
•n1：1.46 <t37DnCg I
•n2：2.08 uwA3! 5
*G41%uz 光栅＃1结果 ZS_f',kE Uk\U*\. 8:fiO|~%
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 SH|$Dg
•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。 UOO m e)\>
•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。 zA Ufd[g hj,x~^cS  ]!:Y]VYN)\ We?:DM
[ 光栅＃2 ZE` {J =,
>K%x44|
 .y+U7 "?s*
a"aV&t q8>Q,F`B A
•同样，只考虑此光栅。 cyNLe g+O*
•假设光栅有一个矩形的形状。 Y&:i^k
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 vrbh+
假设光栅参数： l ej {VcG
•光栅周期：250 nm >O~5s.1u
•光栅高度：490 nm >.\E'e5^C
•填充因子：0.5 ( mlc' ]F
•n1：1.46 L ai"D[N
•n2：2.08 Z- (HDn >,3
3Jx 光栅＃2结果 yk{al SF
: 6 V 8 f
lB2gr^
•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。 I&Y(]S,cU
•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。 |3m%d2V*hF
•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。 Z]BR Mx
Dzr5 qP?#
 p;Kr664 文件信息 EA.U>5Fq
SZvsJ)
 i;Y^}2 KK</5Aw9p
DAW%?(\, QQ：2987619807 B!@0(A
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