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摘要 ~T._ v;IT FD8 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。 ,ueA'GZ ]]u_Mdk  ,F'y :px 概述 *xeJ4h
j)mS3#cH b L:+(/:
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 g]b%<DJ
•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。 |<8g 2A{X
•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。 vXSpn71Jb
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JTf0/ c!$~_?]
衍射级次的效率和偏振 #LYx;[D6 1
!.P H / PBK:B
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 b3=XWzK5
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 N9H qFp
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 t/]za4w/
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 nrTCq~LO(
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 -zH-9N*c
 ~4 S6c=: 5B{Eg? 光栅结构参数 Nc(A5* .KYDYdoS' gF M~M(
•此处探讨的是矩形光栅结构。 O 4W 2X@
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 k a8=`cn
•因此，选择以下光栅参数： M%eTNsbNm
- 光栅周期：250 nm ?`SB GN;
- 填充系数：0.5 0NSCeq%;6q
- 光栅高度：200 nm \7(OFT\u:
- 材料n1：熔融石英 w (,x{Bg\
- 材料n2：TiO2（来自目录） p AtxEaXh
!NhVPb,  K!G/iz9SB ,ce$y4% ( 偏振状态分析 gqA N-b' Z3 na .>Z ;sSRv9Xb
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 z)FGbX
•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。 !;U}ax;AF
•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。 J s,. $t
][ T>052v
 )]JQlm:H .!1E 7\ 产生的极化状态 ^ s/f.#' hT AZGV(
 3 _Re>i  2CPh'7|l
\/ /{\d 其他例子 Z@#k ivcpz v$|cF'yyF= 5bprhq-7
•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。 mLeK7?GL
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 y-:d`>b>\
*2I@_b6&  n\ 4sNoFI [Kanj/ 光栅结构参数 kAk+ Sq^n
+r]2. U#n1N7P|$F
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 <~.1>CI9D3
•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!Bd8
•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。 5q.)K
f+
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 .u 9,w
 ncij)7c)u )L7h:%h# 光栅＃1 ~@VyJT%
$)M 5@KT
 $[*<e~ ? kCU (Hi`Q $+[
v17lF
•仅考虑此光栅。 8}!WJ2[R
•假设侧壁表现出线性斜率。 [`|g j
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ;XGO@*V5T
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ]hi5 nA
0\yA6`}! -Y/c]g
假设光栅参数： V3> JZH`
•光栅周期：250 nm Wr\A ->+
•光栅高度：660 nm .d%CD`8!
•填充系数：0.75（底部） i~EFRI@
•侧壁角度：±6° 2G BE=T
•n1：1.46 6n$g73u<=3
•n2：2.08 8A2 _4q@34
5g;i{T/6~x 光栅＃1结果 F]KAnEf nHF%PH#|o &X
OFc.u
•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。 /~;om\7r
•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。 59M\uVWR
•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。 !"Qv V6Lq\ tx||<8  UrEfFtH' y^hCO:`l3 光栅＃2 p;9"0rj,z
'/QS
sZR
 + I r
<GO 5}>}p8 m e&'BQ
•同样，只考虑此光栅。 v<t r1cUT
•假设光栅有一个矩形的形状。 <] h?_)
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ^ah9:}Ll
假设光栅参数： e4(E!;Z!QF
•光栅周期：250 nm
jLv8 K
•光栅高度：490 nm *'h J5{ U
•填充因子：0.5 R>n=_C
•n1：1.46 SK;c
D>)
•n2：2.08 w>h\6 43 vKmV<*K 光栅＃2结果 d \v1R-V
LF\HmKM, 6$A>%Jtwe
•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。 x /E<@?*:
•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。 .*Ylj2nM
•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。 8zzY; 3^h;
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 GX ;~K 文件信息 h3t);}Y}D9
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