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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 Hj^_Cp]@*  
s6| S#  
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。 d-sK{ZC"y  
C AvyS  
WwBs_OMc  
A6# 5 z  
任务说明 ^P !} "  
L! DK2,  
qKL mL2O  
ae`6hW2  
简要介绍衍射效率与偏振理论 +ZK12D}  
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。 y 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: :Lze8oY(D}  
K:\db'``  
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。 XAF*jevr  
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: _6k ej#o8  
B6gn(w3  
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'0fRQc  
sp'f>F2]  
光栅结构参数
m0zbG1OE  
研究了一种矩形光栅结构。 9C2DW,?  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 ROc)LCA  
根据上述参数选择以下光栅参数: Y~%9TC  
光栅周期:250 nm MX\v2["FoV  
填充因子:0.5 D?:AHj%gW  
光栅高度:200 nm 6o4Bf| E]  
材料n_1:熔融石英(来自目录) %;-] HI  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) Oj?  |g_  
Oj~4uT&"  
O ELh6R  
vv% o+r-t  
偏振态分析 qe{:9  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 1P[[PvkD6  
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。 qZz?i  
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。 aH!2zC\:T  
1Ff Sqd  
[9U: :  
"Smek#l  
模拟光栅的偏振态 |MQ_VZ{6  
%SHgXd#X  
Nxd<#p  
Zj]jE%AT  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: `C+>PCO  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 i SD?y#  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 U.,_zEbx,  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 rM y(NAo_  
2LqJ.HH  
Passilly等人更深入的光栅案例 lUJ~_`D  
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。 2Sg^SZFH+o  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 gfY1:0  
uKL4cr@  
ZP}NFh%,u  
8,^2'dK34  
光栅结构参数 N!#0O.6  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 ,VdNP  
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。 JsZLBq*lP  
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。 ;[,r./XmH  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 rOyKugHe  
~As/cd>9  
lc qpwSk  
光栅#1——参数 Z| f~   
假设侧壁倾斜为线性。 @3_[NI%  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 {/E_l  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 []I _r=  
光栅周期:250 nm zlhHSyK  
光栅高度:660 nm KdTDBC  
填充因子:0.75(底部) CL)*cu6zG  
侧壁角度:±6° C1ZuDL)e  
n_1:1.46 \lBY4j+;  
n_2:2.08 }F<=  
$(=0J*ND"  
Wn kIi,<  
dtDT^~  
光栅#1——结果 2k]Jkd,E  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 dum(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。 w$1B|7tX;2  
6Ex 16  
  
$FM: 8^  
E# UAC2Q  
光栅#2——参数 ucwUeRw,  
假设光栅为矩形。 'Xb?vOU  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 GJo`9  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 wk[4Qsk<  
光栅周期:250 nm  aWTvowA  
光栅高度:490 nm 'U/X<LCl  
填充因子:0.5 C=zc6C,  
n_1:1.46 +F@ZVMp  
n_2:2.08 :|PI_ $4H  
u`~,`z^{n  
)~LqBh  
_p^&]eQ+k#  
光栅#2——结果 2Cgq&\wS  
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。 \{K~x@`  
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。 ..a@9#D  
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