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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 _JKz5hSl  
$ Fy)+<  
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。 u)D!RhV&  
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1bCS4fs^>  
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任务说明 v=IcVHuf  
(tg+C\ S.  
)_ l( WF.  
m .En!~t  
简要介绍衍射效率与偏振理论 u^L_X A  
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。 Wl,I%<&j}  
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: ^<aj~0v  
OJ7y  
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。 2\Yv;J+;  
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: `ih#>i_ &  
25;`yB$  
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$ju~0jl)%  
~}G#ys\1  
光栅结构参数
368H6 Jj  
研究了一种矩形光栅结构。 z+?48 }  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 ;|CG9|p  
根据上述参数选择以下光栅参数: h{PJ4U{W  
光栅周期:250 nm kChCo0Q>1  
填充因子:0.5 hnv0Loe.IW  
光栅高度:200 nm G?+]BIiL  
材料n_1:熔融石英(来自目录) (`f)Tt=`  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) v;" pc)i  
*jy"g64j  
2\[ Q{T=Qe  
JaJyH%+$!  
偏振态分析 H4e2#]*i7  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 x=44ITe1n[  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 i]zTY\gw8M  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 sO&eV68 [  
">R`S<W  
i,$n4  
1h?:gOig  
模拟光栅的偏振态 MPJ0>Ly  
S%w67sGl4n  
I8:G:s:  
mP ^*nB@,  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: "(E%JAwZ^W  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 Ns[.guWu-  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 d%ncI0f`  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 O}[){*GG=  
bg,VK1  
Passilly等人更深入的光栅案例 yc@ :*Z  
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。 hhr>nuA  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 j!?bE3r~  
.J9\Fr@  
wafws*b%  
/C[XC7^4'  
光栅结构参数 Qkg([q4  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 a~`,zQ -@  
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。 t? _{  
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。 L(kW]  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 8)&J oPN  
%lN4"jtx  
@S  Quc  
光栅#1——参数 X0%BE!  
假设侧壁倾斜为线性。 <+; cgF!+  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 &}lRij&`  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 ltXGm)+  
光栅周期:250 nm {Gr"oO`&"  
光栅高度:660 nm q3Y49d  
填充因子:0.75(底部) VDPq3`$+v{  
侧壁角度:±6° coc :$Sr%  
n_1:1.46 l)91v"vJ  
n_2:2.08 (I(k$g[>  
)mRKIM}*W  
R~XNF/QMl  
;Q%3WD  
光栅#1——结果 [$%0[;jtS  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 4S,/Z{ 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。 ,koG*sn  
SrSm%Dv  
  
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光栅#2——参数 AV["%$ :  
假设光栅为矩形。 3})0p  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 /pnQKy.  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 Ix|^c268o<  
光栅周期:250 nm @NJJ  
光栅高度:490 nm <<9Y=%C+  
填充因子:0.5 b 'yW+  
n_1:1.46 sh8(+hg  
n_2:2.08 ),+u>Os&  
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光栅#2——结果 v D4<G{  
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。 .FAuM~_99b  
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。 g4>1> .s  
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