[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 <J`xCm K  
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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。 LTct0Gh  
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任务说明 e6'O,\  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 ,+9r/}K]/  
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。 >#|Yoc  
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： #{,IY03  
Y1\vt+`O  
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。 hspg-|R  
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： ,2bAKa  
%Ege^4PE  
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。 n#cN[C9  
[+z:^a1?V  
光栅结构参数  0 XzO`*  
研究了一种矩形光栅结构。 >IjLFM+U  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 s3 $Q_8H  
根据上述参数选择以下光栅参数： pnJT]?},  
光栅周期：250 nm 3PffQ,c[~  
填充因子：0.5 @D=`iG%  
光栅高度：200 nm &J:)*EjVl5  
材料n_1：熔融石英（来自目录） $uhDBmb  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） Bx4GFCdifC  
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偏振态分析 nUHVPuQ/'T  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 He3zV\X[Z  
如前所述，瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 pSFWNWQ'B  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果，需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出，并选择所需的系数。 f*Js= hvO  
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模拟光栅的偏振态 Lm#d.AD)  
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[rU8 #4.  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息： yfQE8v+  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 k1zt|  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 MGDv4cFE.  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 b%j:-^0V  
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YJ+CC!  
Passilly等人更深入的光栅案例。 V}+;bbUc-  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态，以获得不同状态之间的高度转换。 |>GIPfVT  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 ^iS:mt  
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*DzPkaYD>  
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光栅结构参数 _1Gut"!{\  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 "\?G  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 *wcoDQ b;  
由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 kZ%W?#  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 \;gt&*$-  
*PU,Rc()6  
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光栅#1——参数 N)WG~=Gi  
假设侧壁倾斜为线性。 UROi.976D  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 :/%xK"  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 ?ovGYzUZ  
光栅周期：250 nm tdF[2@?+  
光栅高度：660 nm ~')t1Ays  
填充因子：0.75（底部） F*:NKT d  
侧壁角度：±6° QC,(rB  
n_1：1.46 o{W]mr3D  
n_2：2.08 ?<^AXLiKV  
 WPKTX,k  
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光栅#1——结果 "m;]6B."  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 =2)t1 H  
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。 ^QR'yt3e  
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光栅#2——参数 rss.F3dK  
假设光栅为矩形。 <dPxy`_  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 m@yVG|eP#  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 C?|3\@7  
光栅周期：250 nm lILtxVBO2o  
光栅高度：490 nm y@\Q@ 9  
填充因子：0.5 166c\QO  
n_1：1.46 &})d%*n  
n_2：2.08 E wsq0D  
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光栅#2——结果 &ntP~!w  
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。 C_ZD<UPA\  
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。 m{dyVE  
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