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摘要 |w DCIHzQ AN@Vos
Cu 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。 2xX7dl(c C PO&`r r  yWzTHW`)Mr 概述 r`2& o duI8^&| amRtF r c|
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 &+v&Dd&
•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。 x+p Fu5,
•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。 o0 Ae*Y0
x>^S..K}L%
 Gkl#s7' PsLCO(26
衍射级次的效率和偏振 T1E{NgK $IHa]9 { [# :k3aFz
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 `d8TA#|`
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 6XP>p$-
•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）。 F}X_I
•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。 J ?&9ofj&
•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。 4:.M*Dz
 wQ 5__"D L-XTIL$$ 光栅结构参数 <6@Db$- G.Q+"+* ^ Sz
=z
TPnO
•此处探讨的是矩形光栅结构。 Xy._&&pt
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 *$QUE 0
•因此，选择以下光栅参数： 0PN{
+<? .
- 光栅周期：250 nm <t8})
- 填充系数：0.5 `)'YU^s
- 光栅高度：200 nm B4 hR3 %
- 材料n1：熔融石英 `6zoZM7?Y
- 材料n2：TiO2（来自目录） mU!c;O
>a<;) K^1  c0@v `-9 R$q:Ct 偏振状态分析 %vW@_A~ hYL u fA8 ,wy|>
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 !59q@M ya[
•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。 /O9z-!Jz
•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。 8 =d9*lm
U-@\V1;C
 <*L8kNykK O_ ~\$b 产生的极化状态 R7#B_^ $ p |z W2L
 Qi9SN00F.  u!O) \m-
"zugnim 其他例子 r;-\z(h }q^CR(h (R IMj{n.y4
•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。 h T<v8
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 i 9d.Ls
=dPrG=A  &a V`u?'e & W1cc#( 光栅结构参数 T a_#Rg*! :>|[ o&L a$ Z06j
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 Gd!y,n&s
•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。 j
sm{| '
•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。 /0A}N$?>:
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 OmsNo0OA
 kxh
$R> bi QDupTz 光栅＃1 yJ?6B LJi
C&\#{m_1B
 A," u~6Bn %k9GoX_ Zf ;U=]R
•仅考虑此光栅。 U<zO R=_
•假设侧壁表现出线性斜率。 Gx!Y
4Q}-
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 XLB7
E
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 0y*8;7-|r)
8RB\P:6h " 5=Gu1
假设光栅参数： nBR4j?':i
•光栅周期：250 nm MFRM M%`
•光栅高度：660 nm q.*k
J/L
•填充系数：0.75（底部） 1jDN=hIl
•侧壁角度：±6° F.4xi+S_
•n1：1.46 ^)TZHc2a[
•n2：2.08 NbH;@ R)L
k*J0K=U| 光栅＃1结果 r3'0{Nn+ K1Mn_)% "d% o%
•左图显示的是使用VirtualLab获得的结果，而Passilly等人发表的结果如右图所示。 ? g}G#j
•相比之下，这两张图都表现出非常好的相似性，尤其是图的轨迹。 05Ak[OOU>
•与参考相比，光栅结构的简化导致了一些小的偏差。 由于缺少复杂光栅结构的数据，因此简化是必要的。 w=,bF$:fIW voiWf?X  }Ge$?ZFH
(cx
Q<5 光栅＃2 `f S$@{YI_
0
*2^joUv
 !Wgi[VB
7* .nd ,?S1e #
•同样，只考虑此光栅。 3VaL%+T$,
•假设光栅有一个矩形的形状。 z#m ~}
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 \I ( g70
假设光栅参数：
Z /RSZ-
•光栅周期：250 nm a[I
: ^S
•光栅高度：490 nm .k cyw>T`I
•填充因子：0.5 5<YV`T{5Kl
•n1：1.46 ~wvu7
•n2：2.08 &.F ]-1RN[ _\;0E!=p 光栅＃2结果 *PM#ngLX}r
T\q: S"H djEF7\
•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。 t^
Ge "
•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。 Y7 Bm W+
•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。 ~bf 4_5
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 0fu*}v" 文件信息 @ Z.BYC
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