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    [技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-12-26
    摘要 fBQ?|~:n  
    S\CRG>  
    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。 )a3IQrf=  
    ~8m=1)A{(  
    <9sO  
    Er k?}E  
    任务说明 #oJ5k8Wy  
    Od?qz1  
    QORN9SY  
    *G UAO){'  
    简要介绍衍射效率与偏振理论 ^;c16  
    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。 +w8R!jdA  
    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: CU7F5@+  
    QKE9R-K TE  
    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。 R<x'l=,D(  
    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: -TZ p FT"  
    Ez{MU@Fk  
    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 0R0{t=VJZ  
    }Yv\0\~'W|  
    光栅结构参数
    VxFOYC>p  
    研究了一种矩形光栅结构。 MV=9!{`  
    为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 "G:<7oTa  
    根据上述参数选择以下光栅参数: Kq.:G%  
    光栅周期:250 nm rfw-^`&{  
    填充因子:0.5 VzJ5.mRQ  
    光栅高度:200 nm oQ=>'w  
    材料n_1:熔融石英(来自目录) -{ u*qtp  
    材料n_2:二氧化钛(来自目录) ""svDfy$  
    gGMWr.! 8  
    Rte+(- iL  
    $0^P0RAH  
    偏振态分析 @u._"/K  
    现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 5( _6+'0  
    如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 C>Is1i^9  
    为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 ",>H(wJ8  
    iRi{$.pVJ  
    1|8<H~&  
    bw&myzs  
    模拟光栅的偏振态 g+PPW88P;  
    /# <pVgN  
    DF{OnF  
    k'_ P 7  
    瑞利系数现在提供了偏振态的信息: 8j1ekv  
    在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 KLC{7"6e)  
    对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 u-"c0@  
    对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 B}d.#G+_$x  
    7< 9L?F2  
    Passilly等人更深入的光栅案例 w{ `|N$  
    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。 wNE$6  
    因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 Q:6VYONN  
    eo^/c +FG  
    TCvSc\Q[:1  
    /XS&d%y  
    光栅结构参数 &Np9kIMCB  
    在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 #=}$OFg  
    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。 woq)\;CK  
    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。 YwH./)r=  
    但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 c<+;4z  
    nT#JOmv  
    ;7Oi!BC  
    光栅#1——参数 t5 a7DD  
    假设侧壁倾斜为线性。 djT5 X  
    忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 VhEMk\  
    为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 Mp\<cE  
    光栅周期:250 nm T@^]i&  
    光栅高度:660 nm g<\z=H  
    填充因子:0.75(底部) nws"RcP+Z  
    侧壁角度:±6° 8Z85D  
    n_1:1.46 A\te*G0:S  
    n_2:2.08 3kmeD".  
    ep(g`e  
    /,|CrNwY*  
    !p 8psi0  
    光栅#1——结果 `"k9wC1  
    这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 \Btk;ivg  
    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。 !PUp>(  
    /-0' Qa+*  
      
    o07IcIo  
    }fhHXGK.  
    光栅#2——参数 2Ohp]G  
    假设光栅为矩形。 +?`b=6e(`  
    忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ! d9AG|  
    矩形光栅足以表示这种光栅结构。 'PdmI<eXQ  
    光栅周期:250 nm GO5~!g  
    光栅高度:490 nm m(sXk}e;1  
    填充因子:0.5 JhR W[~  
    n_1:1.46 ,yLw$-  
    n_2:2.08 #WE]`zd  
    6!EYrX}rI[  
    oUW<4l  
    7y*ZXT]f  
    光栅#2——结果  [~Hg}-c  
    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。 ; 7G_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。 L*]E`Xxd9  
       SlT*C6f  
    qJ[@:&:  
     
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