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摘要 oNr~8 CA` E@\bFy_!>b 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。 }\!38{& *Z"(K\1TH  EK}f-Xei 概述 *HN0em Ot_ xeg;7 g4*]R>f
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 B^uQv|m
•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。 bi[gyl#
•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。 Y$?<y
9 l :Bum)9
 l %{$CmG\ ,~-
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衍射级次的效率和偏振 efF>kcIC pjX')i< D +vHl}
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 I8 {2cM;
•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。 38T2IN
•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）。 u9"1%
•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。 t,K_!-HX+
•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。 B? r [|
 Awad!_VdHS e f=LPCi? 光栅结构参数 P:y M j&) <<P&
MObqj Yxt`Uvc(^h
•此处探讨的是矩形光栅结构。 +9mnxU>
•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。 T6ajWUw
•因此，选择以下光栅参数： #:?vpV#i
- 光栅周期：250 nm 7$7Y)&\5 w
- 填充系数：0.5 skn`Q>a
- 光栅高度：200 nm tA2I_W Cl
- 材料n1：熔融石英 qwU,D6
- 材料n2：TiO2（来自目录） XZe Z qBr
3g]Sp/  NK+iLXC 8j} CP 偏振状态分析 9+\3E4K ;Qc_Tf=, Q1Sf7)
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 zl j%v/9
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 CK v [E
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 eJrJ5ml I`
"$tP>PO{<
 fr%} |7 `Up Zk?k 产生的极化状态 $b/oiy!=|3 F$FCfP7
 u"\HBbBx  )0P>o]fWI
i!30f^9D-S 其他例子 joh=0 nk;D mzz77i
sSC yjS'T
•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。 2rq)U+
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 MeqW/!72$L
Kd _tjWS  s:UQ~p}"S !tT$}? Ano 光栅结构参数 R)"Y 40nW N6Fj} m&E 2!/_Xh
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 J}qk:xGL
•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。 +1 H.5|
•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。 \ qc 8;"@
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 -So&?3,\A@
 \$2E G l=dL<F 光栅＃1 h*f=
/s>ZT8vaAs
 qTnfiYG} vIrLG1E K 1\q2;5
•仅考虑此光栅。 \Clz#k8l1
•假设侧壁表现出线性斜率。 Lnnl++8Y
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 '!64_OMj'
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 sT9 P
t+k"$zR ,>n 4
` A
假设光栅参数： ip4:px-
•光栅周期：250 nm xNTO59Y -s
•光栅高度：660 nm MEbx{XC
•填充系数：0.75（底部） )p>BN|L
•侧壁角度：±6° Cd.p MoS
•n1：1.46 nJF"[w, ?
•n2：2.08 `?PZvGi
.}6 YKKqS 光栅＃1结果 }> k 9]Y |lIkmW{ P$Y<
g/s 4
•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。 o_p//S#q
•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。 e@s+]a8D-k
•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。 I.j`h2 |< \L B  C_?L$3 U0 TS muNCR 光栅＃2 uAR!JJ
n *%<!\gJ
 ^:K"Tv.=
Qw.""MLmN8 ?'p` Qv
•同样，只考虑此光栅。 OC9_EP\"
•假设光栅有一个矩形的形状。 M ]W'>g)G
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 I+w 3It
假设光栅参数： Aj.TX%}`h
•光栅周期：250 nm "g\
•光栅高度：490 nm '5KgR K"
•填充因子：0.5 k/O|ia 6
•n1：1.46 _CP e
•n2：2.08 D Y($ l/`<iG% 光栅＃2结果 a <FzHCw
ZPn`.Qc >fI<g8N D
•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。 8Vv"'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。 X^#48*"a
•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。 mQBq-;
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 ',`iQt!Lx 文件信息 BV$lMLD{r
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