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摘要 :h!'\9 #q-fRZ:P 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。 uyWw3> -"^xg"  2uV5hSHYe 概述 ;vbM C74J# T21?~jS 1TF S2R n
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 a`?Vc}&
•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。 4X+I2CD
•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。 BN &}g}N
;:>q;%
 m`]d`%Ex 8HH R
衍射级次的效率和偏振 %az6\"n t~44ub6GN` YD{N )v
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 8U4In[4
•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。 H <P d&
•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）。 Vo%Z|
•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。 4^d).{&X
•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。 )r)ZmS5O
 !, ]c}Y{i [,MK)7DU 光栅结构参数 `U >2H4P u`Y~r<?P( ELG9ts+5Uj
•此处探讨的是矩形光栅结构。 BMV\@Sg
•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。 ) |AxQPd
•因此，选择以下光栅参数： vF>]9sMv
- 光栅周期：250 nm
C ?'s
- 填充系数：0.5 AN|f:259
- 光栅高度：200 nm joZd
- 材料n1：熔融石英 S_RP& +!7
- 材料n2：TiO2（来自目录） ?5,I`9
tDfHO1pS  XD_!5+\H1 !@ y/{~Gu 偏振状态分析 6:`[ Fi J+N
-+,, IY
mkZ?cW
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 qEl PYN*wF
•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。 6\-u:dvGI?
•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。 '
~fP #y
w|*D{`O
 WW!-,d{{@ r}:U'zlC{ 产生的极化状态 up0=Y
o@ oJ/=&c
 -%{+\x2  @ U1t~f^
9>`dB 其他例子 *~b~y7C )ZFc5m^+u { 9\/aXPS
•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。 }n'W 0 Sa
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 uK1VFW
H\9ePo\b~  LX=v
_}l
J d 3#e7rQ8 光栅结构参数 HEhBOER? YIb7y1\UM )V*`(dn'zm
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 l
m(mY$B*_
•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。 $&Z#2
X.
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 GJHJ? ^%
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 [qk c6sqo
 Sl% 6F! k72NXagh 光栅＃1 -7%dg Y(
z3>4 xn{
 -C!m#"PDW 1&9w]\Ae7l RUVrX`u*(
•仅考虑此光栅。 g@Y]$ey%A
•假设侧壁表现出线性斜率。 \YF07L]qs-
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 pZt> rv
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 *Ue#Sade
[ UB*39D7 8qxZ7|Y@
假设光栅参数： 5 [4 {1v
•光栅周期：250 nm Dqd2e &a\
•光栅高度：660 nm S 1C#5 =
•填充系数：0.75（底部） [6/8O
•侧壁角度：±6° 2d
YU
•n1：1.46 Z
J1@z.
•n2：2.08 dk]A,TB*2
6Lg#co}9 光栅＃1结果 <i`s)L M &H,`gm NdX C8
•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。 y6MkaHW[m
•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。 2 =1qmQE
•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。 mC?}:W M@ B[+b%a3  OqmW lN.? 2^:iU{ 光栅＃2 NJOV!\k
m#RMd,'X
 [MKt\(
4E1j0ARQQ R"\(a
•同样，只考虑此光栅。 U b4)x
•假设光栅有一个矩形的形状。 s*eM}d.p
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 ?`6Mfpvj96
假设光栅参数： -_]Ceq/
•光栅周期：250 nm J{L d)Q,^
•光栅高度：490 nm Ay% ]l| Gm
•填充因子：0.5 P\z1fscnK
•n1：1.46 w=0zVh_`(
•n2：2.08 P4c}@Mq3 |It{L0=U 光栅＃2结果 d(| 4 +^>
Mi F(
&# Y ._O m}H
•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。 {Hv kn{{'
•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。 0}T 56aD=!
•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。 j)ju vat
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 qQ,(O5$| 文件信息 vy >(?[
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NL!xk cXO QQ：2987619807 .E{FD%U
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