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摘要 cl'wQ1<:
4$y P_3 光栅结构广泛用于光谱仪，近眼显示系统等多种光学系统。VirtualLab Fusion通过应用傅立叶模态法（FMM），以简易的方式提供对任意光栅结构进行严格分析。在光栅工具箱中，可以在堆栈中使用界面或/和介质来配置周期性结构。 用于设置堆栈几何形状的用户界面非常人性化，并且允许生成更复杂的光栅。在该用例中，讨论了由FMM实现衍射级次偏振状态的研究。 /?1^&a S "/-)_{  [NK&s:wMk 概述 @e-2]z +xuj ]J qi['~( (
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 e!ql 8wbp
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 d5"rCd[
•为了在特定示例中讨论该主题，在第二部分中根据Passilly等人的工作（2008年）选择光栅配置和相应参数。 P}"T 3u \N
*mz -g7
 AHU =`z s~m]>^?8MR
衍射级次的效率和偏振 RBLOc$ 2 6!C>J#T %us# p|Ya
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 0 _N.s5~N
•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。 -'
=?Hs.
•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）。 q8}he~a
•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。 + ` ug?`_
•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。 tHEZu oi
 l(HxZlHr r&_e3#]* 光栅结构参数 nE56A#,Q, hOYP~OR GHO6$iM)[
•此处探讨的是矩形光栅结构。 x@@bC=iY$
•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。 r)Ja\ ;
•因此，选择以下光栅参数： l V9
- 光栅周期：250 nm vwzElZ{C:v
- 填充系数：0.5 30O7u3Zrb
- 光栅高度：200 nm kz G W/
- 材料n1：熔融石英 # itZ~tol
- 材料n2：TiO2（来自目录） LKA/s ~G
L9]d$ r"  Z^J 7r&\V J$d']%Dwb 偏振状态分析 !gcea?I ZcN#jnb0/ rN,T}M= 2
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 7gx?LI_e
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 R7A:K]iJ5
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 qC B{dp/
QQt4pDir>
 g" " Ep iz 0: 产生的极化状态 8~F?%!X I]%Kd('
 hrGX65>  T uC
tns4 e\ 其他例子 czsnPmNEI &UNQ4 -s b wa*| {R
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 ">5$;{;2r
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 r[wjE`Z/T
xz~Y
%Y|Z  u'^kpr`y j<k-w 光栅结构参数 vpC?JXz=H biS{. Y ` Z,52
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 nX\mCO4T
•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。 R:rol s"QM
•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。 X]o"vx%C
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 ] < K"`q2
 >hzSd@J& Y[W :Zhl; 光栅＃1 k9;t3 -P
clk]JA (
 )i_:[ l6 V9D q<y-y 2%*\XP t)
•仅考虑此光栅。 8m ?cvI
•假设侧壁表现出线性斜率。 g+7j?vC{'
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 B*9?mcP\
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 ?<S fhjU
.Hk.'>YR >nvnU`\
假设光栅参数： ]]e>Jym
•光栅周期：250 nm }
7ND] y48
•光栅高度：660 nm F%.UpV,
•填充系数：0.75（底部） { ` xC~B h
•侧壁角度：±6° # hk5z;J5
•n1：1.46 ^Pah\p4bj
•n2：2.08 `Y^l.%AZZ
+(W7hK4 ip 光栅＃1结果 3`)ej` c`/=)IO 4% oS} f r?
•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。 9 Q *:II
•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。 i52JY&N
•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。 >UV}^OO ZAn9A>5_  `sg W0Uf "{trK?-8% 光栅＃2 YQWq*o^:
dpX Fx"4A
 IM,4Si2
<;uM/vS i &aa3BgxyE
•同样，只考虑此光栅。 i29a1nD4Hm
•假设光栅有一个矩形的形状。 ;]b W
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 4Xww(5?3
假设光栅参数： TQPrOs?
•光栅周期：250 nm o,S(;6pDJ
•光栅高度：490 nm 6{0Mp rY
•填充因子：0.5 4#:C t* f
•n1：1.46 rQJ\Y3.
•n2：2.08 L)1\=[ Ov YK5(o KFN 光栅＃2结果 I $4>_D
I*$-[3/ EEo I|
•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 e37-
•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。
A; *<
•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。 iX WB
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 cd=K=P}p 文件信息 .g?D3$ |K
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Y9&na&vY? QQ：2987619807 Oi]B %Uxy=
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