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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 j6GR-WQ]t  
M#}k@ ;L3  
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。 yYH>~,  
]u|5ZCv0  
w&e q *q  
ST1;i5   
任务说明 ~Dbu;cqR@  
RveEA/&&  
RDxvN:v  
0`4Fa^o]h  
简要介绍衍射效率与偏振理论 =AP0{  
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。 ~? n)/i("  
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: :DJLkMP  
LG vPy  
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。 \iH\N/  
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: /Py`a1  
R:y u  
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 m!WDXt  
2Uy}#n|)r  
光栅结构参数
&4m;9<8\  
研究了一种矩形光栅结构。 }LwKi-G?  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 7 V=%&+  
根据上述参数选择以下光栅参数: b?:SCUI  
光栅周期:250 nm K 5AArI  
填充因子:0.5 SJO^.[  
光栅高度:200 nm ^}4ysw  
材料n_1:熔融石英(来自目录) $yZ(ws  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) sf,9Ym  
SXRND;-W8  
q;<Q-jr&O  
GD<pqm`vVY  
偏振态分析 |"Fm<  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 k(wJ6pc  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 S^ JUQx7  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 eQsoZQA1  
O;RNmiVoq  
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模拟光栅的偏振态 Cz#3W8jV  
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q^+Z>   
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: !' jXN82  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 <P<^,aC/j  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 (1}"I RX.  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 W'M\DKJ?  
-Q P&A >]7  
Passilly等人更深入的光栅案例 dIDs~  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 2`w\<h  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 e3{L%rQE  
~*uxKEH  
7`6JK  
M)!:o/!cS  
光栅结构参数 &-6 D'@  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 z/t:gc.  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 \^%5!  
由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 2 -M]!x)  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 =m= utd8  
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光栅#1——参数 ps6c>AN`A&  
假设侧壁倾斜为线性。 'zhw]L;'g  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 _[W`!#"  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 g1`/xJz|  
光栅周期:250 nm nNff~u)I  
光栅高度:660 nm `N"fsEma  
填充因子:0.75(底部) >AW=N  
侧壁角度:±6° wp,z~raaS  
n_1:1.46 E$[\Fk}S  
n_2:2.08 -zVa[ &  
1H_#5hd  
_k@{> ?(a  
]Zim8^n?`.  
光栅#1——结果 9c=_p'G3Fw  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 f.=4p^  
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。 r\"O8\  
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光栅#2——参数 #?i#q%q  
假设光栅为矩形。 Sh]x`3 ).  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 b~b(Ed{r  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 :u{0M&  
光栅周期:250 nm GD'C^\E aZ  
光栅高度:490 nm 7-ba-[t#A  
填充因子:0.5 fT8Id\6js  
n_1:1.46 -& kQlr  
n_2:2.08 %`}CbD6  
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光栅#2——结果 ".xai.trr  
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。 vt mO  
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。 D-3/?"n  
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