[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 I7ao2aS  
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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。 [|]J8o@u^  
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任务说明 |XyX%5p*  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 I68u%fCv  
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。 w\buQ6pR)  
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： _"8n&=+  
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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。 {cK<iQJ  
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： d4Uw+3ikW  
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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。 {##G.n\~  
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光栅结构参数 DUOoTl
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研究了一种矩形光栅结构。 iOfm:DTPr  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 )nN!% |J  
根据上述参数选择以下光栅参数： Yh<F-WOo2  
光栅周期：250 nm JPI%{@Qc^  
填充因子：0.5 j=sfE qN).  
光栅高度：200 nm C5~#lNC  
材料n_1：熔融石英（来自目录） :V/".K-:J  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） SmXoNiM"y  
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偏振态分析 4.9qB  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 JVAyiNIH>M  
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。 )*KMU?  
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。 *i"9D
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模拟光栅的偏振态 ;&d#)&O"e  
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息： U9 iI2$  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 t{})
6  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 J6 ~Sr  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 b4L7M1l  
Ez1eGPVr  
Passilly等人更深入的光栅案例。 C[FHqo9M?H  
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。 [@i:qB>B  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 ,TBOEu."4  
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光栅结构参数 g->*@%?<w>  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 &xGdKH  
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。 ;4O[/;i  
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。 -%fQr5  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 WwmYJl0  
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光栅#1——参数 IMM;LC%rD9  
假设侧壁倾斜为线性。 ,_V V;P  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 @eYpARF  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 a`wjZ"}'[  
光栅周期：250 nm %A z
y#m  
光栅高度：660 nm D||0c"E  
填充因子：0.75（底部） 0i~U(qoI  
侧壁角度：±6° 6Zi{gx  
n_1：1.46 bQ*yXJ^8  
n_2：2.08 ~RR!~q  
-Y_, .'ex  
BA\aVhmx  
{!Qu(%  
光栅#1——结果 ;Gr {  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 hBU)gP75  
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。 Nj9A-*0g6N  
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   O:?3B!wF  
"#C2+SKM1  
光栅#2——参数 Sz5t~U=G  
假设光栅为矩形。 N R c4*zQJ  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 (Yewd/T  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 \ eHOHHAGW  
光栅周期：250 nm 8lQ}-8  
光栅高度：490 nm %`]+sg[i  
填充因子：0.5 x/,;:S  
n_1：1.46 Yjoe|  
n_2：2.08 oc1BOW z  
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B&cIx~+  
光栅#2——结果 |k.'w<6mb9  
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。 O3sV)  
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。 5dj" UxH  
   *PF<J/Pr  
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