[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 b&4JHyleF  
FNOsw\Bo  
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。 dyf>T}Iy  
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任务说明 :BV$3]y  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 LD NdHG6  
某个衍射级次（𝑛）的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的，瑞利系数包含了每个衍射级次（矢量）电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 g{sp<w0  
如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数，则可以计算衍射效率： 
[:(O`#  
sUmpf4/  
其中，n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率，ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外，𝐴表示辐射光的振幅。 qc)+T_m  
如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数，则必须应用以下方程： we!w5./Xm  
W+=j@JY}q9  
因此，必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下，光栅坐标系中为。 XY9%aT*  
%uV,p!| )  
光栅结构参数 :8}Qt^p  
研究了一种矩形光栅结构。 o+{i26%  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 Y?0x/2<  
根据上述参数选择以下光栅参数： xW9R-J\W  
光栅周期：250 nm 2G5|J{4w  
填充因子：0.5 \8\TTkVSq  
光栅高度：200 nm (6mw@gzr  
材料n_1：熔融石英（来自目录） h:C:opa-=  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） |E$q S)y  
G.@K#a9  
[N%InsA9k  
cp~6\F;c  
偏振态分析 *&]8rm{  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 $RF.L
Vc  
如前所述，瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 f>cUdEPBb  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果，需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出，并选择所需的系数。 NM),2%<  
,\3Cq2h  
|9$C%@8  
cw)J+Lyh  
模拟光栅的偏振态 roG<2i F  
^2%)Nq;O  
]goVQ'Y  
1>OU~A"  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息： y0O e)oP  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 Xa;wx3]t  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 IQ~Anp^R  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 -AVT+RE9z  
YKayaI\*  
Passilly等人更深入的光栅案例。 .-MJ5d:  
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。 $I#~<bW,  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 32anmVnf  
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^c.pvC"4j
 
光栅结构参数 }z\t}lven  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 rAW7Zp~KK  
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。 R\5fl[  
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。 <~v4BiQ3l^  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 qQo*:3/];  
@raJB'  
1
7;9>*O'  
光栅#1——参数 aYpc\jJ  
假设侧壁倾斜为线性。 <j#IR  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 SbMRrWy  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 NL-PQ%lUA  
光栅周期：250 nm j1K~zG  
光栅高度：660 nm tx+P@9M_Aq  
填充因子：0.75（底部） GvA4.s,  
侧壁角度：±6° 3?h!nVI+2J  
n_1：1.46 }> C?Zx*  
n_2：2.08 D(TfW   
0N4ZV}s,d  
~fcC+"7q/  
TBF{@{.d  
光栅#1——结果 )M[FPJP}  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 I7|a,Q^f  
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。 :c )R6=v  
wxvVtV{u>|  
   CJ)u#PmkJ  
l_+q a6C*  
光栅#2——参数 r,vSDHb`j  
假设光栅为矩形。 h.- o$+Sa  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 }I`o%GL  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 AtAu$"ue  
光栅周期：250 nm >oEFuwE  
光栅高度：490 nm "8(8]GgYx  
填充因子：0.5 %){/O}I]>  
n_1：1.46 ?h#F& y  
n_2：2.08 Z~|%asjFE  
fG.6S"|M  
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UA0( cK  
光栅#2——结果 fb
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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。 duCXCX^n T  
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。 { M[iYFg=  
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