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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 O39f  
V/]o':  
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。 VQ8Q=!]  
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任务说明 >';UF;\5]Q  
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!3)WW)"!r  
简要介绍衍射效率与偏振理论 (bAw>  
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。 <72q^w  
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: O>d [;Q  
4 q\&Mb3  
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。 YySo%\d  
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: nd }Z[)  
1s.>_  
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 ` <u2 N  
p8j*m~4B  
光栅结构参数
KNjU!Z/4  
研究了一种矩形光栅结构。 !8&EkXTw,  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 a U*}.{<!  
根据上述参数选择以下光栅参数: WAf"|  
光栅周期:250 nm mrBK{@n  
填充因子:0.5 9Dp0Pi?29  
光栅高度:200 nm J,J6bfR/  
材料n_1:熔融石英(来自目录) P!I Lji!  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) (4|R}jv  
Tj+U:#!!~  
_*E j3=u  
[5]n,toAh  
偏振态分析 aYM~Ub:x{  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 yMt:L)+  
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。 2R W~jn"  
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。 >+DM TV[O  
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模拟光栅的偏振态 Qq'e#nI@  
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'bsHoO  
AD+OQLG]`  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: :^U>n{   
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 ?#Y:2LqPC  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 !a25cm5ys  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 E M`'=<)V  
mX!*|$bs  
Passilly等人更深入的光栅案例 d]:G#<.  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态,以获得不同状态之间的高度转换。 9tb-;|  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 |3 Iug  
oo BBg@  
3SI0etVr  
"Q:h[)a  
光栅结构参数 L62%s[  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 W\j)Vg__e  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 @WJ\W`P  
由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 NqGSoOjIO2  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 E m^Dg9  
Fn iht<  
7=5eLc^  
光栅#1——参数 |i #06jIq  
假设侧壁倾斜为线性。 aEh9 za  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Lis>Qr  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 (9kR'kr  
光栅周期:250 nm ,,+4d :8$  
光栅高度:660 nm 6GPI gPL,  
填充因子:0.75(底部) X/90S2=P  
侧壁角度:±6° RgL>0s  
n_1:1.46 ,hT.Ok={36  
n_2:2.08 ;ISe@ yR;  
!c{F{ t-a  
Ir5|H|b<  
&6 <a<S  
光栅#1——结果 Kd5 8'$  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 2%6 >)|  
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。 YYPJ (o\  
%''L7o.#a  
  
 y1T(R#  
ZTz07Jt  
光栅#2——参数 @2a!T03  
假设光栅为矩形。 'P" i9j  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ;b~\ [  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 S*|/txE'~Y  
光栅周期:250 nm :$,MAQ'9  
光栅高度:490 nm ,7c Rd}1Y  
填充因子:0.5 pr7lm5  
n_1:1.46 ]d@>vzCO  
n_2:2.08 EY<"B2_%  
|*UB/8C^/!  
dt,Z^z+" E  
_8 |X820  
光栅#2——结果 |rwY   
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!e8-gVMP&  
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。 gCC7L(1  
   nHk^trGm  
3]*1%=~X/  
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