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摘要 f9 $8$O Tji* \<? 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。 ++\s0A(e ze"`5z26|  ({$>o] <h 概述 MMU>55+-
W >y > :6T LT-B
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 !:2_y'hA
•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。 5J~@jPU
•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。 tf IUH'Ez>
H"NBjVRU%
 yU|=)p5 # b,! N
衍射级次的效率和偏振 =I8^E\O(" bt=z6*C>A Sc14F
Fs
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 q"0 _Px9P
•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。 6DVHJ+WTV
•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）。 AB+HyZ*//
•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。 +OaBA>Jh9
•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。 c8h71Cr
 ovk^ cC pNF `DN 光栅结构参数 "M}3T?0 O b
Bkg/p] f]NaQ!.
7
•此处探讨的是矩形光栅结构。 L'HO"EZFj
•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。 ^XT;n
•因此，选择以下光栅参数： T
s9go
- 光栅周期：250 nm ?>Bt|[p:s)
- 填充系数：0.5 /lLG|aAe
- 光栅高度：200 nm 6
m%/3>q
- 材料n1：熔融石英 1V A%xOURh
- 材料n2：TiO2（来自目录） L-`?=- 9`
8a;;MJ)  Ow 0( q^H< ra
F+Bt` 偏振状态分析 th|'t}bWV =zW`+++ 3 yRWZ/,9x
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 jwp?eL!7
•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。 zP>=K
•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。 k $E{'Dv
0zpA<"S
 zB8J|uG Rhzc m`" 产生的极化状态 :!w;Y;L:+ o4H'
 H<Zs2DP`  Va$JfWef
Q"k #eEA 其他例子 ob K6GG?ZE yK>s]65& a?X #G/)
•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。 QV8;c^EZ
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ejpSbVJ
A i~ d  JqK-vvI snVeOe#'S 光栅结构参数 ,#.9 ^J iza.' Mm~ ^ux"< ?
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 `; Xwv)
•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。 :?$ <:
•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。 6oLZH6fG
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 yHmN O*(
 @rlL'|&X* {^@qfkZz^ 光栅＃1 .~%,eF;l$
|#5_VEG
 J';XAB } $uUJV% EX }4_c~)9Q
•仅考虑此光栅。 (!koz'f
•假设侧壁表现出线性斜率。 +~?K@n
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 78O5$?b;#
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 H8$";T(I
zf A"xD r' J3\7N!u
假设光栅参数： oI9-jW
•光栅周期：250 nm wi S8S{K5
•光栅高度：660 nm ixJwv \6Y
•填充系数：0.75（底部） 7J$ Yd976
•侧壁角度：±6° hJGWa%`
•n1：1.46 % ^& D,
•n2：2.08 =ve, !
y:dwx *Q9I 光栅＃1结果 Ts 3(,Y `bEum3l\6] 5YgUk[J
•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。 Eq'oy~.oV
•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。 f/e2td*A
•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。
?`Som_vKO q^+Z>  3bMUsyJ 2 kA(q-Re$B* 光栅＃2 BXX1G
)4bZ;'B5
 d5tp w$A
dWhF[q" x^JjoI2vf
•同样，只考虑此光栅。 W'M\DKJ?
•假设光栅有一个矩形的形状。 }{@RO./)[
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 }S>:!9f
假设光栅参数： &Qq4xn+J
•光栅周期：250 nm RYKV?f#[H
•光栅高度：490 nm bHH=MLZR:
•填充因子：0.5 U-GV^j
•n1：1.46 Y$6W~j
•n2：2.08 vh6#Bc)i%w ( r )fx 光栅＃2结果 Ld Y aJh~h
/pDI
\] >zWVM1\\j
•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。 M)!:o/!c S
•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。 5zsXqBG
•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。 S~4HFNe^&
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 d<l-Ldle 文件信息 b3!,r\9V
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Rd.[8#7VE QQ：2987619807 )SYZ*=ezl.
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