[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 epD?K  
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光栅结构广泛应用于各种光学应用场景，如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM，也称为RCWA)，为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此，复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置，这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中，详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。 l$Gl'R>>*  
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任务说明 _'0 @%P%
 
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简要介绍衍射效率与偏振理论 lHfe<j]  
某个衍射级次（𝑛）的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的，瑞利系数包含了每个衍射级次（矢量）电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 [j,txe?n  
如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数，则可以计算衍射效率： sp9W?IJ 6c  
*s4\\Wb=  
其中，n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率，ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外，𝐴表示辐射光的振幅。 e)^j+ l  
如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数，则必须应用以下方程： 7N8H)X
 
q?j|K|%   
因此，必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下，光栅坐标系中为。 "?}uQ5f  
5N7H{vT_  
光栅结构参数 Qt>>$3]!!  
研究了一种矩形光栅结构。 MHj,<|8Q  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 n`7f"'/:  
根据上述参数选择以下光栅参数： u eb-2[=  
光栅周期：250 nm afEF]i  
填充因子：0.5 ;\;M =&{}  
光栅高度：200 nm g(x9S'H3l  
材料n_1：熔融石英（来自目录）  \[:/CxP  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） N5U)*U'-u  
/*)Tl   
(<*e  
4$6T+i2E   
偏振态分析 `_X;.U.Mv  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 Cr ?4Ngw  
如前所述，瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 8P' ana  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果，需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出，并选择所需的系数。 px''.8  
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A=5epsB  
模拟光栅的偏振态 jvy$t$az  
KDP H6  
CO+/.^s7}S  
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息： rNOES3[~  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 VR{+f7:}  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 $4SzUZ0  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 [/M^[p  
O\KQl0*l\\  
Passilly等人更深入的光栅案例。 &^&zR(o`  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态，以获得不同状态之间的高度转换。 TtD@'QXq  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 ./6<r OW  
%qf  V+^  

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o]n!(f<(*  
光栅结构参数 y@V_g'  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 !9iGg*0dx  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 &;T
J~r#K  
由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 UYP9c}_,4  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 `6Qdfmk=  
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'J)2g"T@  
光栅#1——参数 B$Z3+$hfF  
假设侧壁倾斜为线性。 BQ</g* $;  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 q=Zr>I;(Ks  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 /\s}uSW  
光栅周期：250 nm [%A4]QzWh  
光栅高度：660 nm d5 Edu44  
填充因子：0.75（底部） 4\ c,)U}  
侧壁角度：±6° \VMD$zZx  
n_1：1.46 7}O.wUKw%  
n_2：2.08 1S
Iq[1  
#L}+H!Myh  
b^c9po  
CWo1.pVw  
光栅#1——结果 eas:6Q)  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 W/ay.I  
与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 %?C8mA'w  
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   98jN)Nl,oD  
9Mp$8-=>7  
光栅#2——参数 2?C`4AR[2H  
假设光栅为矩形。 #%@*p,xh  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 DHC+C4  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 C`jM0Q  
光栅周期：250 nm IxR?'  
光栅高度：490 nm _M[,!
{C  
填充因子：0.5 Qcjc,  
n_1：1.46 ^-CINt{O  
n_2：2.08 x]mxD|?f  
AGP("U'u  
h4pTq[4*  
q-ES6R  
光栅#2——结果 J~B 7PW  
这两幅图对比之下再次显示出非常好的匹配度，特别是图表的趋势。 spofLu.  
与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 ;!< Znw  
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