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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 [@/p 8I  
JcYY*p  
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。 8aHE=x/TL  
82 |^o  
qGN> a[D  
eb}XooX  
任务说明 0= bXL!]  
;\}d QsX  
~rI2 RJ  
H[: lQ\  
简要介绍衍射效率与偏振理论 ?4wl  
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。 " ]k}V2l  
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: =#4>c8MM  
k;<@ 2C  
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。 0J[B3JO@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: RLex#j  
o_=4Ex "  
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。 0VQBm^$(  
h3E}Sa(MQ:  
光栅结构参数
o1\N)%  
研究了一种矩形光栅结构。 j*gZvbO;'L  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 ?/T=G k  
根据上述参数选择以下光栅参数: wvisu\V  
光栅周期:250 nm OR+_s @Yg  
填充因子:0.5 ,Gbc4x  
光栅高度:200 nm kz}Bc F  
材料n_1:熔融石英(来自目录) -4Dz9 8du  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) wbr$w>n  
D&K9!z"]  
4`o0?_.'  
'`gnJX JO  
偏振态分析 #a@jt  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 tUJe-3,  
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。 4W2.K0Ca  
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。 (gE<`b  
@\gE{;a8  
Ivcy=W=Jk  
7s%1?$B  
模拟光栅的偏振态 LZG(T$dI  
5cM%PYU4:v  
{=Ji2k0U'  
Nf* .r  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: }jce5E  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 #D(=[F  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 "ivVIq2  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 ;D-k\kv  
FmF[S&gFRs  
Passilly等人更深入的光栅案例。 8kd):gZKZ  
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。 iu{;|E  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 ('uUf!h?\  
;){ZM,Ox  
h(~of (  
* #z@b  
光栅结构参数 dEkST[Y3  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 FncP,F$8   
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 j5n"LC+oz  
由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 vKPLh   
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 &'DR`e O)  
o&k,aCQC  
6W]C`  
光栅#1——参数 afaQb  
假设侧壁倾斜为线性。 {@x-T  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 #@V<{/;49  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 Ln+.$ C  
光栅周期:250 nm *\iXU//^)  
光栅高度:660 nm ,G?Kb#  
填充因子:0.75(底部) h?ijZHG $  
侧壁角度:±6° *>EV4Hl  
n_1:1.46 wr:-n  
n_2:2.08 {fEb>  
M $EHx[*5  
}43qpJe8U  
C[ KMaB  
光栅#1——结果 v3n T@r a'  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 ]<%NX $9\  
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。 7FaF]G  
XfIsf9  
  
xu]Kt+QnSk  
I+^iOa  
光栅#2——参数 !xg10N}I  
假设光栅为矩形。 X g7xy>{]  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 "~Kph0-  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 +>Y]1IlI  
光栅周期:250 nm ?caHS2%?ae  
光栅高度:490 nm NVom6K  
填充因子:0.5 g^=Ruh+  
n_1:1.46 @b5$WKPX  
n_2:2.08 U: <  
^x( s !4d]  
:UKc:JVNM  
)*.rl  
光栅#2——结果 '['x'G50  
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。 p ]s)Xys  
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。 Gt,VSpb~s  
   &[PA?#I`  
m("KLp8  
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