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摘要 !i=nSqW M q';S^ 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。 % ,+le K s qI^
/"k*5  C6rg<tCH 概述 OY?y ^45 y Df3rV '/~ R8.CC1Ix
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 Y@PI {;!
•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。 2NB L}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。 q^6 +!&"
L(X6-M:
 |_u aS 'Ei;^Y 1e
衍射级次的效率和偏振 b!M"VDjQ 7FRmx 4(! @LJpdvb
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 `a9L%z
•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。 qKJSj
•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）。 TX#m&vh
•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。 >I=2!C1w
•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。 |HZT N"
 Rb\6 ;i8R {d?$m*YR3` 光栅结构参数 . 7n\d55a np~~mdmRK " s\L~R.&
•此处探讨的是矩形光栅结构。 OgX6'E\E
•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。 O:da-xWJ
•因此，选择以下光栅参数： dDnf^7q/
- 光栅周期：250 nm 2B,] -Mu)
- 填充系数：0.5 z
$MV% F
- 光栅高度：200 nm VN %INUi@
- 材料n1：熔融石英 xU%w=0z <
- 材料n2：TiO2（来自目录） u[{tb
Iy }:F8F>g  w9|w2UK f-r]
|k 偏振状态分析 ?-Vjha@BO }6 K^`! VM0j`bs'K*
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 + +DG5`
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 x|{ IwA9
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 k#5 }\w!
5^j45'%I
 r#6_]ep}<' Iuh/I +[7 产生的极化状态 Y F*OU"2U rm}
R>4
 owPm/ F  'ky b\q
pT$f8xJ 其他例子 )$,"u4 %E_b'[8 uB7 V ?A
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 P bQk<"J1
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 >fIk;6<{
+[xnZ$Iev  y1/o^d+@ =r@vc 光栅结构参数 H}:LQ~_2 ~gu3g^<0v )Tm HhNo
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 i.:. Y
•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。 Zo {$
•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。 ce6__f 5?
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 \8uIER5)
 =H|6 GJ mZUfn%QXb( 光栅＃1 3su78e t}
|{@FMxn|q
 ti &J CX m+)a-L CpQN,-4
•仅考虑此光栅。 tbO
H#|
•假设侧壁表现出线性斜率。 rL5z]RY
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 <ioO,oS'
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 CwX Z
zuJtpMn !*`-iQo &
假设光栅参数： b<]n%Q'n
•光栅周期：250 nm 1$*%" 5a
•光栅高度：660 nm 7w1wr)qSB
•填充系数：0.75（底部） `~ X!Ll
•侧壁角度：±6° ZR\VCVH\^
•n1：1.46 L_w+ y
•n2：2.08 Iz[@^IUx=
FCkf# 光栅＃1结果 ,<:!NF9 wd/<
8>2X jV8q)=}*)
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 :eZh'-c?
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 1bw{q.cmD
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 P 4T h_B7 C. kxQ<  A*|cdY]HP {hJXj, 光栅＃2 V_Wwrhua
SwU\
q]^|Z
 ,hVvve,j}
.I@CS>j 3~#h|?
•同样，只考虑此光栅。 Z/ Tm)Xd
•假设光栅有一个矩形的形状。 wKH ::!
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 {-A^g!jT&
假设光栅参数： X";@T.ZGut
•光栅周期：250 nm _GKB6e%
•光栅高度：490 nm 3/#:~a9Q
•填充因子：0.5 a" H WGY
•n1：1.46 z5bo_ Eq
•n2：2.08 /CTc7.OYt (5Sivw*mP 光栅＃2结果 }$\M{# C~
xm6 EKp: &P,^.'
•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。
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•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。 pZ yQY+O
•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。 {Q<$Uo6V
KFZm`,+69
 *6 U&Qy-M 文件信息 zS< j d~
CDi<< ,
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>E,U>@+ QQ：2987619807 .qA{x bu
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