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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 } KyoMs  
XF(D%ygeC  
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。 KUU {X~w  
M6p\QKi  
^~V2xCu!  
]\^O(BzB  
任务说明 L /ibnGhq]  
Im~DK  
E \/[hT  
q{&c?l*2  
简要介绍衍射效率与偏振理论 Aeh #  
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。 sA?8i:]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: j r) M],  
`$> Y  
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。 %l!A%fn(  
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: Qq:}Z7 H  
b_TI_  
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 >ZkL`!:s  
m:)&:Y0 (a  
光栅结构参数
_R ]s1  
研究了一种矩形光栅结构。 a,oTU\m C  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 F6sQeU  
根据上述参数选择以下光栅参数: s\ C ,5  
光栅周期:250 nm /o4e n  
填充因子:0.5 n}a`|Nbk  
光栅高度:200 nm -OJ<Lf+"=  
材料n_1:熔融石英(来自目录) H]tD~KM<  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) Q*<KX2O  
~RVlc;W  
#3*cA!V.<  
AI3x,rk#  
偏振态分析 GwF8ze+cH  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 8i[TeW"  
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。 $!wU [/k  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 Ew0)MZ.#  
\r:*`Z*y  
`0ym3}(O  
L[2N zw O  
模拟光栅的偏振态 (!fx5&F  
b|AjB:G  
a%c <3'  
By6O@ .\V  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: _}[WX[Le{  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 XFoSGqD  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 qZ!kVrmg&  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 <|k :%  
Ry}4MEq]  
Passilly等人更深入的光栅案例 VB905%  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 &v0]{)PO  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 g8E5"jpXx3  
M 0}r)@  
>QYx9`x&  
Vf:.C|Z  
光栅结构参数 ;R0LJApey  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 h{7>>  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。  GpTZp#~;  
由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 v\bWQs1  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 9~=zD9,|iA  
Lbo3fwW  
Ju#j%!  
光栅#1——参数 l4$ sku-  
假设侧壁倾斜为线性。 mg:kVS  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 #tg\ bb  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 .*6NqX$  
光栅周期:250 nm )6%*=-  
光栅高度:660 nm T\Xf0|y  
填充因子:0.75(底部) <;#gcF[7>  
侧壁角度:±6° fr`#s\JKw  
n_1:1.46 &V 7J5~_  
n_2:2.08 f {2UL ?y  
#QsJr_=  
JtSwbdN  
00IW9B-  
光栅#1——结果 Q'jGNWep  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 vG6*[c8  
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。 ,#BD/dF  
c/.s`hz  
  
k;<@ 2C  
H/`@6, j  
光栅#2——参数 Z2*?a|3  
假设光栅为矩形。 n&&C(#mBC  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 z7BFkZ6+  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 +MHIZI  
光栅周期:250 nm ;uc3_J]  
光栅高度:490 nm O0rvr$.  
填充因子:0.5 _~tF2`,Y_p  
n_1:1.46 5{ +>3J  
n_2:2.08 -4Dz9 8du  
wbr$w>n  
9a@S^B>  
^GYVRD  
光栅#2——结果 4`o0?_.'  
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。 <i ]-.>&J  
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。 1Hhr6T^)  
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