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摘要 uzjP!q O HC4qP9Gs 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。 Ux5pw |E)-9JSRy  #)hc^gIO&< 概述 4,kdP)Md$ uh#"4-v SJ4[n.tPI
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 5{ ?J 5
•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。 ; G !JKg
•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。 QEo
i9@3
U'8+YAgc
 3gN#[P NVqJN$z
衍射级次的效率和偏振 %DH2]B? 0 [k qx%4q) s tn/
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 q5<'pi
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 |/rms`YQ
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 A"Q6GM2;Io
•因此，对于每个衍射级次（𝑛）和偏振态，算法的结果以复数值瑞利系数给出。 ;la sk4|
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 ;VVKn=X=S=
 UbDRzum <7-Qn(m, 光栅结构参数 l0hcNEj{W ,ru2C_LQ X; [$yW9hE
•此处探讨的是矩形光栅结构。 Wx~N1+
•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。 l\+^.ezD
•因此，选择以下光栅参数： KY}c}*0
- 光栅周期：250 nm 2Fwp\I;
- 填充系数：0.5 =QG@{?JTl
- 光栅高度：200 nm SvE3E$ *
- 材料n1：熔融石英 <0R$yB
- 材料n2：TiO2（来自目录） xw[KP [(
k'H+l ]=  l-?B 1gd,l :x85:pa 偏振状态分析 954!ED|F( %9
k Ol \q2:1X |
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 cOz8YVR-
•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[GN:
•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。 )w 3?o#@
5%` fh%
 ^ud-N;]MKs .K
I6<k/ 产生的极化状态 W|C>X=zTi 7sgK+
ip
 _>:R]2Ew  T9&-t7:
{Y0Uln5u 其他例子 BC*)@=7fx . }#R ^?-SMcUHB
•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。 hrT!S
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 ~f:y^`+Q[
T;?=, 'u  #RfNk;kaA _f^JXd,7v 光栅结构参数 f}1B - nYA@t=t0 $-x@P9im
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 NFYo@kX>
G
•由于应用的制造方法引起的，与所需的二元形状相比，结构表现出一些偏差：基板的蚀刻不足和光栅脊的形状偏离。 {DP% =4
•由于缺少有关制造结构的细节，因此在VirtualLab中的模拟，我们进行了简化。 .k_>
BD];
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 kK62yz,
 3c%dE rch DL*/h bG 光栅＃1 q 4R vr[
gAFu
 *O5Ysk^ | QYS 1.k aRt`IcZYz
•仅考虑此光栅。 -XuRQ_)nG
•假设侧壁表现出线性斜率。 6!QY)H^j9,
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 uD'GI
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 A bqeZn
8ch^e[U` [unK5l4_!
假设光栅参数： %$'YP
•光栅周期：250 nm G8sxg&bf{
•光栅高度：660 nm T(@J]Y-
•填充系数：0.75（底部） w#-J ?/m
•侧壁角度：±6° -gq,^j5,
•n1：1.46 %I`%N2s s
•n2：2.08 o.o$dg(r!
F" G]afI9+ 光栅＃1结果 #8{U0 7]" xJNV^u zyHHz\{
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 3RbPc8($Y
•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。 D#8uj=/%
•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。 CO<P$al J*%XtRio  N(7UlS,u' { S$]I)tV 光栅＃2 j0X Jf<
6F e$'TP
 i 6DcLE
[$x&J6jF. -jPrf:3 )
•同样，只考虑此光栅。 *)8!~Hs
•假设光栅有一个矩形的形状。 8Ry%HV9VE
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 9w"kxAN
假设光栅参数： ]b+Nsr~
•光栅周期：250 nm llK7~uOC
•光栅高度：490 nm F<YXkG4 pO
•填充因子：0.5 IEP^u
`}
•n1：1.46 ~LG< Uu
•n2：2.08 g> <*qd?t O8mmS! 光栅＃2结果 z, f
`B%IHr }2!=1|}
•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。 S= ^kR [O"
•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。 ->u}b?aF
•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。 k^i\<@v
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 Mr}K-C?ge 文件信息 5
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`^G?+p2E QQ：2987619807 "BvAiT{u
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