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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 bO/*2oau  
r++i=SQax  
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-V SH  
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Ok%}|/ P4  
任务说明 [Id}4[={e  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 [ev-^[  
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。 P l{QOR  
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: emA!Ew(g  
>AI<60/<  
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。 X^@[G8v%  
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: xUYow  
lz~J"$b  
因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 I&1!v8  
px9>:t[P  
光栅结构参数
j:1uP^.  
研究了一种矩形光栅结构。 Z]-WFU_ N  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 b5e@oIK  
根据上述参数选择以下光栅参数: +EASAq  
光栅周期:250 nm 04 y!\  
填充因子:0.5 o+g4p:Mf  
光栅高度:200 nm w&lZ42(mF  
材料n_1:熔融石英(来自目录) xKJ>gr"w#  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) a`Z{ xme =  
CJq c\I~  
KC&`x |  
^@}#me@  
偏振态分析 pX<a2F P  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 nJVp.*S  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 *PM}"s  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 R.7#zhC`4  
TV{)n'aA  
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模拟光栅的偏振态 ?TuI:dC  
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M g!ra"  
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息: +(ny|r[#  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 KP~-$NR  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 xtJAMo>g  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 }~*rx7p  
w6EI{  
Passilly等人更深入的光栅案例 qB JRS'6'9  
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。 E8tD)=1  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 YIDg'a+z  
&LU'.jY  
d1NE%hg3  
AA7#c7  
光栅结构参数 5V|tXsy:  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 _ +KmNfR  
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。 8!j=vCv  
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。 HtzMDGV<  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 M1uP\Sa  
!Y%D 9  
zPQ$\$7xB  
光栅#1——参数 A1<k1[5fJ  
假设侧壁倾斜为线性。 !3KPwI,  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 *o|p)lH  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 @9_)On9hZ  
光栅周期:250 nm j_pw^I$C  
光栅高度:660 nm FR'b`Xv:  
填充因子:0.75(底部) WOH9%xv  
侧壁角度:±6° fNEz  
n_1:1.46 Fd"WlBYy0  
n_2:2.08 :bw6k  
M,L@k  
hgj0tIi/  
8D T@h8tA  
光栅#1——结果 0|Q.U  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 L{K*~B-p  
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`7n^,  
3YRB I|XO  
  
7xR|_+%~K  
t>@yv#  
光栅#2——参数 h*l4Y!7  
假设光栅为矩形。 A[RN-R,  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ct.Bg)E  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 `7>K1slQ}S  
光栅周期:250 nm WFpl1O73  
光栅高度:490 nm s KCGuw(mh  
填充因子:0.5 GFY-IC+fc  
n_1:1.46 Znq(R8BMW  
n_2:2.08 I~'gK8<e7  
d'q;+ jnP  
Ebbe=4  
DoTs9w|5  
光栅#2——结果 PoY>5  
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。 |N6mTB2  
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。 *<CxFy;|  
   x/[8Wi,yB  
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