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摘要 g&RpE41x o)Q4+njT@ 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。 <O
jK $KV o:8ns m  N'1I6e " 概述 b"g^Jm! j Nr4Fp`b8 bR`5g
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 _ z_YJ7A>
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 ui]iO p
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 5n PvEN/
>N3X/8KL%
 /N0m F< P QPy h.9:N
衍射级次的效率和偏振 E2hsSqsu=
vbJ<|#|r- a-5UG#o
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 eI-fH
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 dJ"44Wu+J
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 j;$f[@0o
•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。 }0 ~$^ J
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 r$<!?Z
 |:)Bo<8 d% EdvM|) 光栅结构参数 \mF-L,yu `(W"wC b~;:[ #
•此处探讨的是矩形光栅结构。 ;5X6`GlS#5
•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。 Zf M ]A)
•因此，选择以下光栅参数： & zn|),
- 光栅周期：250 nm RqROl!6
- 填充系数：0.5 fWP]{z `
- 光栅高度：200 nm 9G6)ja?W
- 材料n1：熔融石英 jLFaf# G]
- 材料n2：TiO2（来自目录） VnuG^)S
-O} )Y>=}  |\bNFnn( hu-]SGb6 偏振状态分析 \ ZnA%hC 51:5rN(_ HSud$(w
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 O!PG ZuF
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 g.\b@0Uy'
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 :7@[=n
WjB ml'^RY
 erI&XI y^r'4zN' 产生的极化状态 Cq@7oi]W0 fD%/]`y
 .p{lzI9  6I[*p0j5
=u0=)\0@r 其他例子 Wv> `x?W I/'>MDB! + s}!+I8 P
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 28JVW3&)
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 9#H0|zL
H:b"Vd"x9  xpZ@DK; (,"%fc7<i 光栅结构参数 . (&6gB `+=Zq :0 oVqx)@$K
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 u!xgLf'`
•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。 ,T;s Wl
•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。 M"mvP r 9
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 r
E1ouz!D
 l=" (Hp%b =ZHN]PP 光栅＃1 s"7FmJ\7rw
.KYs5Qu
 kW+>"3 Zy Df@(z` '>OEQU5-
•仅考虑此光栅。 Z=hn }QY.(
•假设侧壁表现出线性斜率。 !d0$cF ):
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 2SC'Z>A
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ]Y
&
2&
Y&VypZ" G> AU*]D@H
假设光栅参数： dyqk[$ (
•光栅周期：250 nm HH*,Oe
•光栅高度：660 nm :wzbD,/M
•填充系数：0.75（底部） YTgT2w
•侧壁角度：±6° =PU@'O G
•n1：1.46 ( 3 ,7
•n2：2.08 $sL+k 'dY
`U?S 9m 光栅＃1结果 aorL ,l NgGpLdaC2v kPEU }Kv
•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。 a Sm</@tO&
•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。 i( u zb<
•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。 C#&b` hAi'|;g  ,0L< w a M/ [9ZgDc 光栅＃2 q9(O=7O]-
Pi&\GMzd
 N}| 1oQkjf
b9f5 yYC\a7Al4
•同样，只考虑此光栅。 D -e^b'l
•假设光栅有一个矩形的形状。 ZZL%5{ w_
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 L8;`*H
假设光栅参数： */]1?M@P )
•光栅周期：250 nm (yu0iXZY
•光栅高度：490 nm c1]\.s
•填充因子：0.5 -r_ Pp} s
•n1：1.46 /Wjf"dG}
•n2：2.08 @S012} xH Erl@] P4 光栅＃2结果 .b%mr:nEt7
F fzY3r+
wZ8LY;
•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。 R[lA@q:
•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。 m<9W#
•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。 z Hj_q%A
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 v2 #qs*sW8 文件信息 ku5g`h o
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2LN5}[12] QQ：2987619807 ,wra f#UdP
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