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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 Id8e%)  
us.IdG  
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。 OXB 5W#$  
X|}Q4T`  
JcfGe4  
W[>qiYf^b  
任务说明 iI &z5Q2  
5s>>] .%  
Rh)%;  
b7gN|Hw5 H  
简要介绍衍射效率与偏振理论 DUg[L  
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。 `91Z]zGpU  
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:  w U1[/  
SEE:v+3|  
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。 u_FN'p=.  
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: .*z$vl  
{z9z#8`C;  
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 $)KNpdXh  
uWP0(6 %  
光栅结构参数
uh>"TeOi  
研究了一种矩形光栅结构。 @CoUFdbz  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 6^2='y~e  
根据上述参数选择以下光栅参数: (Bv~6tj~J  
光栅周期:250 nm 0w vAtK|Q  
填充因子:0.5 tGSX TF}G  
光栅高度:200 nm <$C3] =2  
材料n_1:熔融石英(来自目录) 5'<mfY'B  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) ,kl``w|1M  
|qU~({=b  
!Y/S2J  
=F5zU5`i  
偏振态分析 PI"6d)S2  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 rX)_!mR  
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。 v] m`rV8S[  
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。 0n={Mb  
6}Rb-\N  
yQ&C]{>TS  
CioS}K  
模拟光栅的偏振态 j+>N&.zs  
*?>52 -&b  
X?(R!=a  
d@tNlFfS  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: _ D"S  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 [<>%I#7ulG  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 =Q6JXp  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 NceK>:: 56  
RVF<l?EI4R  
Passilly等人更深入的光栅案例 FV/lBWiQQ  
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。 e2pFX?  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 &v feBth  
Iv u'0vF  
vYq"W%  
Or55_E  
光栅结构参数 [fs.D /  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 Fc|N6I'o  
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。 H|'n|\{lt  
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。 cE?p~fq<  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 1KjzKFnb  
-U;=]o1  
&z>iqm"Ww  
光栅#1——参数 gf^y3F[\  
假设侧壁倾斜为线性。  "Id 1H  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ke)<E98DC  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 Zm+GH^f'  
光栅周期:250 nm .}E@ 7^X  
光栅高度:660 nm kPO+M~+n  
填充因子:0.75(底部) AE Abny q  
侧壁角度:±6° aPX'CG4m  
n_1:1.46 Ql,WKoj*  
n_2:2.08 v|@EuN14<  
]@CXUa,>a  
c@KNyBy2  
E/gfX   
光栅#1——结果 v9Lf|FXo&  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 iT+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。 #E#@6ZomT  
f9O_M1=|lo  
  
5fLp?`T  
anORoK.  
光栅#2——参数 (@bq@0g  
假设光栅为矩形。 Fw^^sB  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。  O@skd2  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 iEbW[sX[ 4  
光栅周期:250 nm 'CRjd~L  
光栅高度:490 nm G{zxP%[E  
填充因子:0.5 G)gb5VW k  
n_1:1.46 n} ]gAX  
n_2:2.08 *g4Uo{  
7324#HwS  
>A}ra^gU  
3w/z$bj  
光栅#2——结果 #fXy4iL l  
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。 Pu'lp O  
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。 SjcX|=S  
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