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摘要 .i3lG(
YG PK 2Rj% 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。 @!&Jgg53G }[KDE{,V  tJ h3$K\ 概述 ;vI*ThzdD EBIa%, ph8Jn+|E
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 hP4)8 >
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 (ifqwl62
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 TJyH/ C
ET,0ux9F
 BDm88< ] C)J_lI{^
衍射级次的效率和偏振 \ f /! 409x!d~it Fi?32e4KI5
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 G. -h=DT]
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 r sX$fU8
•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）。 e >?_)B4
•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。 C-a*EG
•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。 )]c]el @y
 Nl$gU3kL ;T5,T 光栅结构参数 J$6-c' 8 H)`C ncB |<j ,Tr1[
•此处探讨的是矩形光栅结构。 Xr @l+zr
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 93E ,
•因此，选择以下光栅参数： %k3NT~
- 光栅周期：250 nm ,YP1$gj
- 填充系数：0.5 ba(arGZ+{
- 光栅高度：200 nm .%x"t>]
- 材料n1：熔融石英 Sc;iAi
(
- 材料n2：TiO2（来自目录） fV.A=*1l#
O8K@&V p  L,Ao. ?j B\=SAi 偏振状态分析 H
Z;ZjC* 4
[R8(U[g <mv7HKVg
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 5u2{n rc
•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。 1A7 %0/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。 X+]L-o6I2
H v8SYQ|
 L.C
^E7;Z_ wF|0 n t 产生的极化状态 @k=cN>ZMc g".d"d{
 (Oxz'#TX 
F^ I\X
1*C:h g@ 其他例子 JP{UgcaF q+YuVQ-fx Z~r[;={,
•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&@u9K?a?
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 hnp`s%e,
zq,iLoY[R  cvZni#o2) YniZ(
~^K 光栅结构参数 Ze-MAt 8|1`Tn}o T?W[Z_D
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 i LF^%!:X%
•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。 UH5w7M
•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。 Sa%zre@
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 uz ]E_&2
 :=rA Yc3] 54<6Dy f 光栅＃1 aRbx
}X=87ud
 H H"$#T^- |J:$MX~ ~_'0]P\
•仅考虑此光栅。 }KK2WJp#M
•假设侧壁表现出线性斜率。 3>i>@n_
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 u FMIY(vB
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 *Wzwbwg
]\OWZ{T'j !tI=`Ml[
假设光栅参数： A^pu
•光栅周期：250 nm d 4%dIR)
•光栅高度：660 nm GP* +
•填充系数：0.75（底部） D,k(~
•侧壁角度：±6° I[ai:
•n1：1.46 HeCcF+
•n2：2.08 :v`o6x8
=K :(&6f<t 光栅＃1结果 +L0J_. 5%^ DMB"Y, QjLji + L
•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。 !(Q l)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。 \yM-O- {
•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。 prZ55MS. WE")xhV6  ?L=A2C\_- o
w2$o\hC 光栅＃2 cq EHYJ;B
GJX4KA8J
 N=#4L$@-
7$
d}!S Q!K`e )R
•同样，只考虑此光栅。 B
s,as
•假设光栅有一个矩形的形状。 =N_,l'U\^
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 DF'8GF&Rp
假设光栅参数： W}h|K:-S
•光栅周期：250 nm [h4o7
•光栅高度：490 nm H>.B99vp
•填充因子：0.5 %fv)7 CRM
•n1：1.46 {rC~ P
•n2：2.08 -u|l }}bh %,|ztH/ Q 光栅＃2结果 ,-@5NY1q
M-Y0xWs B;!f<"a8
•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。 o 7G> y#Y
•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。 cOkgoL" 4
•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。 4 \p -TPM
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 PKA }z Z 文件信息 [9V]On
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