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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 94>7-d  
oVj A$|  
光栅结构广泛应用于各种光学应用场景,如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM,也称为RCWA),为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此,复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置,这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中,详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。 S+\Mt+o  
uJAB)ti2I  
#@OKp,LJ  
w|U@jr*H]  
任务说明 FL_ arhrqD  
iz|9a|k6x  
,r)d#8  
P$#}-15?|_  
简要介绍衍射效率与偏振理论 _ER cmP  
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。 ]a@v)aa-  
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: t+Tg@~K2[>  
ysP/@;jC  
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。 {10+(Vl  
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: -B++V  
fqp7a1qQl  
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 cqU/Y_%l'  
UVuuIW0k  
光栅结构参数
CI ]U)@\U  
研究了一种矩形光栅结构。 +Y%I0.?&5  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 f>JzG,-  
根据上述参数选择以下光栅参数: :r|P?;t(  
光栅周期:250 nm C @[9 LB  
填充因子:0.5 oFx gR9  
光栅高度:200 nm |Z)/  
材料n_1:熔融石英(来自目录) "i5AAP?_]{  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) uX 5B>32  
%Zi,nHg8  
<8}9s9Nk  
Ra,on&OP`*  
偏振态分析 U},W/g-  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 Iw-6Z+ 94  
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。 o~z.7q  
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。 }t{^*(  
bsS| !KT  
!c;p4B)  
R5YtCw]i=  
模拟光栅的偏振态 P_}_D{G  
<@2?2l+`X  
wB 0WR  
ToCfLJ?{  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: ="*C&wB^  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 &b:Zln.j  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 3uiitjA]  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 ZX RN?b  
~1z8G>R  
Passilly等人更深入的光栅案例 +hYmL Sq  
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。 ry=[:\Z~  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 hYQ%|CBXBR  
A=>6$L];'  
6 v#sq  
7VD7di=D  
光栅结构参数 k$m X81  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 8&AorYw[  
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。 m=b+V#4i(  
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。 206jeH9  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 '<j p.sZQ  
-CNv=vj 3  
 0>J4O:k  
光栅#1——参数 tz> X'L  
假设侧壁倾斜为线性。 SVeU7Q6-  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 :)S4MoG  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 YXOD fd%L  
光栅周期:250 nm B3=/iOb#  
光栅高度:660 nm Rf$6}F  
填充因子:0.75(底部) $e,!fB;B  
侧壁角度:±6° 57%cN-v*  
n_1:1.46 W..>Ny;'3  
n_2:2.08 gI$`d?[0{  
ZjID<5#  
PhL5EYn  
.Zm }  
光栅#1——结果 y(g Otg  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 c_=zd6 b$S  
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。 7E t(p'  
%6?}gc_  
  
$G.|5sEk  
atnbM:t  
光栅#2——参数 alD|-{Bf  
假设光栅为矩形。 2Nzcej  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 LxGh *7K-  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 TuR?r`P%  
光栅周期:250 nm ^W*)3;5  
光栅高度:490 nm  X0L{#U  
填充因子:0.5 qWK7K%-$ E  
n_1:1.46 ZSf+5{2m  
n_2:2.08 )^xmy6k  
5,fzB~$TX(  
ZPog)d@!  
f2XD^:Gc  
光栅#2——结果 }z:=b8}  
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。 2)]*re)  
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。 NX/)Z&Fx:  
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