[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 6*aa[,>  
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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。 auTTvJ  
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任务说明 F0'A/T'ht  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 27E9NO=  
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。 t_>bTcsU  
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： tK|9qs<%  
-N7L#a  
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。 koEX4q  
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： lAn+gDP  
`o8{qU,*]N  
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。 zP(=,)d  
LX\*4[0%K  
光栅结构参数 s'aV qB  
研究了一种矩形光栅结构。 ]8m_*I!  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 k/_8!^:'  
根据上述参数选择以下光栅参数： seuN,jpt  
光栅周期：250 nm B(\r+"PB  
填充因子：0.5 >PJtG]D  
光栅高度：200 nm wL-ydMIx  
材料n_1：熔融石英（来自目录） ,> (bt%b  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） @9uYmk
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偏振态分析 w~$c= JO#  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 A!ioji+{[  
如前所述，瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 tSb?]J  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果，需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出，并选择所需的系数。 833%H`jQc  
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模拟光栅的偏振态 p`ADro*  
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息： XJmFJafQD  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 b$?Xn{Y  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 WjY{rM,K  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 ,l$NJt  
lk[G;=K:.  
Passilly等人更深入的光栅案例。 3'[Rvy{  
Passilly等人的工作研究并优化了亚波长光栅下衍射光谱的偏振态，以获得不同状态之间的高度转换。 % QPWw~}:  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 -v;n"Zy1  
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ha|@ Xp  
光栅结构参数 \-Iny=$  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 ~JwpNJs  
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。 }z%OnP  
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。 k<YtoV  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 Vl{~@G,@  
@PPR$4  
Xr?>uqY!M  
光栅#1——参数 6_R\l@a  
假设侧壁倾斜为线性。 `E} p77  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 (px*R~}  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 X~v4
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光栅周期：250 nm ,4H;P/xsb  
光栅高度：660 nm =5y`(0 I`U  
填充因子：0.75（底部） lo+xo;Nd  
侧壁角度：±6° ~@T+mHny  
n_1：1.46 8pYyG |\  
n_2：2.08 m<FF$pTT  
E tJ~dL)  
@72x`&|I?u  
eM?rc55|  
光栅#1——结果 N9i}p^F<_  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 :O9P(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。 wVgi+P  
t|;%DA)fjw  
   2X|CuL{]  
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光栅#2——参数 8#+`9GI  
假设光栅为矩形。 2BHKS-J*  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 N0=-7wMk(Z  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 \s=QiPK  
光栅周期：250 nm f5@.^hi[  
光栅高度：490 nm ;"1/#CY773  
填充因子：0.5 0jBKCu  
n_1：1.46 KHvIN}V5?3  
n_2：2.08 /@&(P#h  
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R=`U4Ml;  
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光栅#2——结果 VR"u*  
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。 x.I][(}  
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。 aSRjFL^  
   ~6p5H}'H1  
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