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2024-12-26 07:56 |
Techwiz LCD:LCOS模拟
摘要 Hj^_Cp]@* s6| S#
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。 d-sK{ZC"y CAvyS
WwBs_OMc A6#5 z 任务说明 ^P
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mL2O ae`6hW2 简要介绍衍射效率与偏振理论 +ZK12D} 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。 y o
|"- 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: :Lze8oY(D}
K:\db'`` 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。 XAF*jevr 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: _6k ej#o8
B6gn(w3 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 。 l'0fRQc sp'f>F2] 光栅结构参数 m0zbG1OE 研究了一种矩形光栅结构。 9C2DW,? 为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。
ROc)LCA 根据上述参数选择以下光栅参数: Y ~%9TC 光栅周期:250 nm MX\v2["FoV 填充因子:0.5 D?:AHj%gW 光栅高度:200 nm 6o4Bf| E] 材料n_1:熔融石英(来自目录) %;-]HI 材料n_2:二氧化钛(来自目录) Oj ?
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o+r-t 偏振态分析 qe{:9 现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 1P[[PvkD6 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。 qZz?i 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。 aH!2zC\:T 1FfSqd
[9U:: "Smek#l 模拟光栅的偏振态 |MQ_VZ{6 %SHgXd#X
Nxd<#p Zj]jE%AT 瑞利系数现在提供了偏振态的信息: `C +>PCO 在圆锥入射角为0(𝜑=0)时, 。这说明衍射光是完全偏振的。 i
SD?y# 对于𝜑=22°, 。此时,67%的光是TM偏振的。 U.,_zEbx, 对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 rMy(NAo_ 2LqJ.HH Passilly等人更深入的光栅案例。 lUJ~_`D 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。 2Sg^SZFH+o 因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 gfY1:0 uKL4cr@
ZP}NFh%,u 8,^2'dK34 光栅结构参数 N!#0O.6 在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 ,VdNP 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。 JsZLBq*lP 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。 ;[,r./XmH 但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 rOyKugHe
~As/cd>9 lcqpwSk 光栅#1——参数 Z|
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假设侧壁倾斜为线性。 @3_[NI% 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 {/E_l 为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 []I_r= 光栅周期:250 nm zlhHSy K 光栅高度:660 nm KdTDBC 填充因子:0.75(底部) CL)*cu6zG 侧壁角度:±6° C1ZuDL)e n_1:1.46 \lBY4j+; n_2:2.08 }F<= $(=0J*ND"
WnkI i,< dtDT^~ 光栅#1——结果 2k]Jkd,E 这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 dum(T 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。 w$1B|7tX;2 6Ex16
$FM:8^ E# UAC2Q 光栅#2——参数 ucwUeRw, 假设光栅为矩形。 'Xb?vOU 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 GJo`9 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 wk[4Qsk< 光栅周期:250 nm aWTvowA 光栅高度:490 nm 'U/X<LCl 填充因子:0.5 C=zc6C, n_1:1.46 +F@ZVMp n_2:2.08 :|PI_
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)~LqBh _p^&]eQ+k# 光栅#2——结果 2Cgq&\wS 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。 \{K~x@` 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。 ..a@9#D t*dd/a
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