[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 ,9OER!$y  
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光栅结构广泛应用于各种光学应用场景，如光谱仪、近眼显示系统、脉冲整形等。快速物理光学软件VirtualLab Fusion通过使用傅里叶模态方法(FMM，也称为RCWA)，为任意光栅结构的严格分析提供了通用和方便的工具。为此，复杂的一维或二维周期结构可以使用界面和调制介质进行配置，这允许任何类型的光栅形貌进行自由的配置。在此用例中，详细讨论了衍射级次的偏振态的研究。 = CXX.%N  
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任务说明 k]4CN  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 RaiYq#X/  
某个衍射级次（𝑛）的效率表示有多少的辐射功率被衍射到这个特定的级次中。它是由复数值瑞利系数计算出来的，瑞利系数包含了每个衍射级次（矢量）电磁场的全部信息。瑞利系数本身是由FMM对光栅的特征值问题进行严格分析的结果。 Ow0~sFz  
如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数，则可以计算衍射效率： _)CCD33$  
^b&hy&ag  
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。 0l(G7Ju  
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： [CnoMN  
}Ej^"T:H_;  
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。 ziAn9/sT  
NR^Z#BU  
光栅结构参数 yrzyus  
研究了一种矩形光栅结构。 nCldH|>5w  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 ?r0>HvUf!l  
根据上述参数选择以下光栅参数： `=TJw,q  
光栅周期：250 nm LNgFk%EH  
填充因子：0.5 Dhft[mvo  
光栅高度：200 nm (Q"s;g  
材料n_1：熔融石英（来自目录） Zf)<)o*  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） 5Shc$Awc!  
i .?l\  
6%VRQ#g!  
&I(3/u  
偏振态分析 l)Cg?9  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 "jq F  
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。 CfLPs)\ACm  
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。 n%dh|j2u  
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模拟光栅的偏振态 r2;+ACwWf_  
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Yv;iduc('  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息： xqKj&RuLu  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 ^@maF<Jb  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 9(9\kQj{C  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 0bIhP,4&  
c+TCC%AJQI  
Passilly等人更深入的光栅案例。 2)`4(38  
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。 ;#2yF34gv  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 5,V3_p:)VI  
|P=-m-W  
b;e*`f8T3c  
%xwdH4_  
光栅结构参数 pu+jw<7  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 9<!Ie^o?  
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。 {Ve_u  
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。 X04JQLhy"  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 /`B:F5r  
LT '2446  
p?sC</R  
光栅#1——参数 Pu|3_3^  
假设侧壁倾斜为线性。 xCiq;FFR  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 20RISj  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 Z:%~Al:  
光栅周期：250 nm Bt-2S,c
,o  
光栅高度：660 nm arj?U=zy  
填充因子：0.75（底部） n|I5ylt  
侧壁角度：±6° e/!xyd  
n_1：1.46 g)~"-uQQ  
n_2：2.08 )KD*G;<O]L  
p#(5 ;  
sq'bo8r  
2~*.X^dR  
光栅#1——结果 nx'D&,VX  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 kC-OZVoO  
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。 (E?X@d iu  
PzDekyl  
   ?r-W , n  
iyf vcKO  
光栅#2——参数 <MBpV^Y}  
假设光栅为矩形。 A^"( VaK  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 G$$y\e$  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 YeCS`IXm  
光栅周期：250 nm vTU*6
)  
光栅高度：490 nm loFApBD=$^  
填充因子：0.5 1|Z!8:&pj  
n_1：1.46 ,O/ t6'  
n_2：2.08 "_T8Km008  
|.Y}2>{  
&C=[D_h  
:NPnwX8w  
光栅#2——结果 hUGP3ExC*  
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。 jLG Q^v"  
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。 h"DxgG  
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