[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 <uF [,  
@PcCiGZ  
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。 B[xR-6phW  
3DoRE2}  
5iWe-xQ>  
&P
n]  
任务说明 IG / $!*E  
6d{j0?mM  
#Mi|IwL  
EE%s<_k`  
简要介绍衍射效率与偏振理论 R^Bk]  
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。 1| xN%27>  
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： V8'`nuC+  
( D}"&2  
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。 9!t4>  
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： [b5(XIGUN}  
w4:
<fnOM  
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。  0:d
B 9  
?*K<*wBw#  
光栅结构参数 YIDg'a+z  
研究了一种矩形光栅结构。 (G5xkygR9  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 &]3
:D  
根据上述参数选择以下光栅参数： ^"tqdeCb=  
光栅周期：250 nm POBpJg  
填充因子：0.5 SLA#= K  
光栅高度：200 nm `$9L^Yg,4  
材料n_1：熔融石英（来自目录） HtzMDGV<  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） #K`B<2+T  
!Y%D 9  
xzK>Xi?  
z]>9nv`b  
偏振态分析 h[l{ 5Z*  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 f8!l7{2%q  
如前所述，瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 Cj$H[K}>  
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。 =8S}Iat  
WTu{,Q  

y#r\b6  
{U P_i2`.  
模拟光栅的偏振态 |Qu_E  
v@,XinB[  
XaGz].Sv  
Th+|*=Il  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息： Y~GUR&ww0n  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 V~c(]K)-  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 S&|VkZR)  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 -wIM0YJ  
&z0iLa4q)  
Passilly等人更深入的光栅案例。 Nz @8  
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。 Q=XA"R  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 ok=40B99T  
H
eohe|an  
n +dJc  
w#d}TY  
光栅结构参数 `7>K1slQ}S  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 7 FIFSt  
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。 sKCGuw(mh  
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。 GFY-IC+fc  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 WnO DDr  
d5q4'6o,  
Y(W{Jd+  
光栅#1——参数 Vd[2u  
假设侧壁倾斜为线性。 ]kH}lr yG  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 (
>r|j4$  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 5EfY9}dl  
光栅周期：250 nm 9 G((wiE  
光栅高度：660 nm g` kZT} h  
填充因子：0.75（底部） ec`>KuY  
侧壁角度：±6° l^BEFk;  
n_1：1.46 -|$*l Q  
n_2：2.08 2:n|x5\H  
;HT0w_,  
o[2Y;kP3*P  
[5-!d!a|st  
光栅#1——结果 =yo=q)W  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 {!g?d<*  
与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 sV&`0N  
i~ROQMN1  
   4KZSL:A  
w8U2y/:>  
光栅#2——参数 I@+lFG  
假设光栅为矩形。  Ckw83X  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 i$g|?g~]  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 d[yrNB6|  
光栅周期：250 nm "
{mt?  
光栅高度：490 nm }1@n(#|c  
填充因子：0.5  s"#CkG  
n_1：1.46 ?#U0eb5u  
n_2：2.08 8R BDJ  
^CO#QnB @  
Lq3(Z%  
G)jG!`I  
光栅#2——结果 %{=4Fa(Jux  
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。 %~ ;nlDw  
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。 jDFp31_X  
   +|)zwe  
@_G` Ok4