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摘要 C C;! <km ]O{u tm 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。 T@%m 7 |P N~pIC2Woo  &x-TW,#Ks 概述 +>7$4`Nb2 tn|,O.t 5]1leT
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 * n(> ^
•为此，如示意图所示，在示例性二元光栅结构和锥形入射处研究零级反射光。 .$",
*d
•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。 $KjTa#[RX7
- ng=l;
 XT,#g-oi fq s]<qi
衍射级次的效率和偏振 kl1Y ] ?z} @c'|Iqy` " Lh
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 ,}xbAA#
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 zH =!*[d8
•在严格模拟光栅效率的过程中，例如利用傅里叶模态法，通过使用复数场求解均匀介质的波动方程（也称为亥姆霍兹方程）。 ZyR_6n>L$
•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。 u) Q;8$`
•特定级次（𝑛）的效率表示入射光的功率与输出衍射级的光功率之间的关系。它是从瑞利系数计算出来的。 iRG?# "
 }<MR`h1 b'ml=a#i 0 光栅结构参数 8*g ^o\M S bsouGD,{ ]%RNA:(F'
•此处探讨的是矩形光栅结构。 rZbEvS
•为简单起见，选择光栅的配置，仅使反射中的零级次（R0）传播光线。 B n]K+h\E
•因此，选择以下光栅参数： IGFGa@C
- 光栅周期：250 nm tLm867`c7
- 填充系数：0.5 n,P5o_^:
- 光栅高度：200 nm '#O_}|ZN
- 材料n1：熔融石英 w W$(r-
- 材料n2：TiO2（来自目录） p4V qV6LwD
Aox3s ?  y?30_#[dN +TN 9ujL6@ 偏振状态分析 %K 4
oJ*1>7[ J (#(O r
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 TrE3S'EU#R
•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。 _-c 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。 ,D80/2U^
m nF}S5[9
 v4*rPG v 3Rl,GWK 产生的极化状态 q]4pE ip [A~G -
 eI PG#A  PfW|77
]!YtH]} 其他例子 1M%S
gV-# KSs 1CF'i 8{&["?
•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。 !UV5 zmS
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 $*~Iu%Az
Mxz,wfaH>  `T!#@&+ x.DzViP/ 光栅结构参数 ^!: "Q3 _; ]e@ +6W(z3($
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 Ruh)^g
•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。 p{;i& HNdp
•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。 |qjZ38 ;6
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 K <`>O,
F
 8KjRCm,I eS!C3xC;J] 光栅＃1 SHdL /1~t
"HQF.#\#
 u>cC O'q yFIIX=NC M^ SuV
•仅考虑此光栅。 }VRv sZ
•假设侧壁表现出线性斜率。 v"1Po_`
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 J =WB6z i
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 P{oAObP%
H/cTJ9 zz z?.(3o LT
假设光栅参数： k
khE} qSD
•光栅周期：250 nm ;[5r7
jHU
•光栅高度：660 nm - @bp4Z=
•填充系数：0.75（底部） RtF8A5ys
•侧壁角度：±6° z: G}>f k5
•n1：1.46 oK Kz 4
•n2：2.08 ku.A|+Tn
y$ oW! 光栅＃1结果 Z[IM<S9lz LM,fwAX zNtq"T [
•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。 + l\<?
•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。 G%hO\EO
•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。 e@
oWwhpE !EFBI+?&  M9"Sgb`g ;L6Xs_L~ 光栅＃2
-0|K,k
v}`1)BUeF
 6v47 QW|'
ePA;:8)_j G=$}5; t
•同样，只考虑此光栅。 YO w?'+8
•假设光栅有一个矩形的形状。 %x2b0L\g
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 {e9Y
!oFg
假设光栅参数： `jW 4H$D
•光栅周期：250 nm WN0c %kz=
•光栅高度：490 nm 1_3?R }$Wl
•填充因子：0.5 .Ty,_3+{#p
•n1：1.46 h3 @s2 fK
•n2：2.08 YX;nMyD?~ =R9*;6?N 光栅＃2结果 %cj58zO |y
gM, &Spn 8 ui=2k(
•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。 >UN vkQ:
•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。 oyQ0V94j
•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。 lPS*-p#IZ
NhDA7z`b'J
 3]S`|#J 文件信息 3H'*?|Y(#
x7gjG"V
 x u,htx 1f;or_f#k?
F@<MT<TRf QQ：2987619807 ;Ih Pvff
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