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摘要 HlvuW(,x= 4)|8Eu[p7 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。 aFz5 leD )G^
KDj"  KGH/^!u+R 概述 ,I 1 R V }XO K,Hw FKNMtp[`
•本文的主题是光在周期性微结构处的衍射后的偏振态。 jB{4\)
•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。 Oy U
•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。 NS%WeAf
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 | 7yAX+ Q8!) !r%
衍射级次的效率和偏振 0U%f)mG V-<GT ? h$4Hw+Yxs]
•通常，为了表征光栅的性能，给出了传播级次的效率（η）。 Zjbc3 M5
•该效率值包括该特定级次的所有光的能量，但并不区分最终出现的不同偏振状态。 wiz$fj
•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）。 X.hm s?]
•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。 + s- lCz
•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。 [0"'T[ok
 <Utnz) LaQ-=;( ` 光栅结构参数 H,Z;=N_ 0 stc9_O \,u_7y2 c
•此处探讨的是矩形光栅结构。
f7m%|v!
•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。 &f ^, la
•因此，选择以下光栅参数： 'nXl >
- 光栅周期：250 nm Z ?wU
- 填充系数：0.5 J ]no hICe
- 光栅高度：200 nm UrqRx?#
- 材料n1：熔融石英 >}+/{(K"E|
- 材料n2：TiO2（来自目录） !%"8|)CAr
T6 '`l?H`;  N[s}qmPha F(tx)V
~T3 偏振状态分析 "?V0$-DR {phNds% 28 ?\
•使用不同锥形入射角（φ）的TE偏振光照射光栅。 bD/~eIcWL
•如上所述，瑞利系数的平方幅值将提供有关特定级次的偏振状态信息。 Y;?{|
•为了得到瑞利系数，请在光栅级次分析器中选中单个级次输出，并选择所需的系数。 S:h{2{
mIK7p 6
 ogyTO|V= ;M)QwF1 产生的极化状态 9I}-[|`u ,P;Pm68V
 ;lHr =e7  #"@|f
~ _/(t'9 其他例子 8fl`r~bqZ "N`[r iq{ wB.&}p9p
•为了不同状态之间接收高转换，在Passilly等人的工作中，研究和优化了在亚波长光栅处衍射光的偏振态。 RZXjgddL
•因此他们将模拟结果与制造样品的测量数据进行了比较。 =A LTUV3/q
<g$~1fa  #d6)#:uss h&KO< > 光栅结构参数 E|iQc8gr& f4fvrL A1O' |7X
•在引用的工作中，研究了两种不同的制造光栅结构。 RoPRQCE
•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。 =l+yA>t|
•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。 Y3Yz)T}UkS
•当然，如果数据可用，详细分析光栅的复杂形状亦是可能。 _852H$H\
 `sn^ysp '=b/6@& 光栅＃1 5IE#\FITO|
R!}H;[c
 dYJ(!V& EJMM9(DQ7 os=e| vkB*
•仅考虑此光栅。 GeH#I5y
•假设侧壁表现出线性斜率。 >;e~ WF>+K
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 "~sW"n(F_
•为了实现光栅脊的梯形形状，应用了倾斜的光栅介质。 KcWN,!G
wW>A_{Y J')o|5S1N
假设光栅参数： @>,^":`#
•光栅周期：250 nm
akp-zn&je
•光栅高度：660 nm o#3 ly-ht
•填充系数：0.75（底部） >mwlsL~X
•侧壁角度：±6° h4fJvOk|!
•n1：1.46 E(>=rD /+
•n2：2.08 cr7 }^ s
]L5@,E4. 光栅＃1结果 XP!S$Q]D em%4Ap slCx w$
•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。 n(1l}TJy
•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。 D+ l AhEN
•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。 #NEE7'&S ]C!gQq2'a  b/+u4'" f\|w ' 光栅＃2 o_izl \
3#3n!(
 G|bT9f$
ejSji-Qd | mZxfI
•同样，只考虑此光栅。 p_RsU`[
•假设光栅有一个矩形的形状。 NVkV7y X]
•蚀刻不足的部分基板被忽略了。 [_BP)e
假设光栅参数： g| o,uD
•光栅周期：250 nm M[NV )q/)
•光栅高度：490 nm ^} RCoE
•填充因子：0.5 |Tv#4st
•n1：1.46 t*p71U4+I
•n2：2.08 xVw9 v6@`h lov!o: dJ 光栅＃2结果 #$.;'#u'so
%Tfbs yf%f J"0`%'*/
•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。 ?e%ZOI
•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。 dn& s *
•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。 6,pnw
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