[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 &^4++  
`~eUee3b.~  
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。 A 7[:5$  
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任务说明 J90v!p-  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 f 2l{^E#h  
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。 +^;JS3p@\  
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： $AHQmyg<  
*hcYGLx r  
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。 >M&3Y XC  
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： P;4w*((} ~  
Jaz?Ys|S  
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。 Y3Q9=u*5  
utr:J  
光栅结构参数 =*Bl|;>6  
研究了一种矩形光栅结构。 \6\<~UX^  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 r&FDEBh  
根据上述参数选择以下光栅参数： ']+Uu'a  
光栅周期：250 nm X1~1&:V,<  
填充因子：0.5 _YRE (YZ/  
光栅高度：200 nm W^"AU;^V56  
材料n_1：熔融石英（来自目录） m8.U &0  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） y+7PwBo%e  
<tioJG{OT  
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偏振态分析 IsR!'%Pu  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 :,)lm.}]t  
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。 K
#.  
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。 7%sdtunf`  
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模拟光栅的偏振态 vx4+QQYP  
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息： Dwzg/
F(  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 33}oO,}t,  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 C`q@X(_  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 A~mum+[5  
G+F:
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Passilly等人更深入的光栅案例。 =z8f]/k*>  
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。 Q`D_|L  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 Tyck/ EO  
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,UuH}E  
光栅结构参数 r hfb ftw  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 $.bBFWk  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 [pM V?a[  
由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 Gw1@KKg  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 YX#-nyK  
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R=KQ  
光栅#1——参数 h?pkE  
假设侧壁倾斜为线性。 BGfzslK  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 S<J}[I7V  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 ,\@O(; mF  
光栅周期：250 nm <'g:T
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光栅高度：660 nm bAx?&$  
填充因子：0.75（底部） Y5j]Z
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侧壁角度：±6° v~Y^
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n_1：1.46 !Xph_SQ!B=  
n_2：2.08 l(Q?rwI8Y  
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光栅#1——结果 hh[jN7K  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 k]I0o)+O.  
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?.6% %   
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光栅#2——参数 +j4"!:N}B  
假设光栅为矩形。 .e3+s*  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 .AU)*7Gh  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 pn^ d]rou?  
光栅周期：250 nm /7YF mI/0  
光栅高度：490 nm B9J&=6`)  
填充因子：0.5 T|6a("RL  
n_1：1.46 %?Ev|:i`@  
n_2：2.08 H_QsNf  
%x} O1yV  
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光栅#2——结果 9U%N@Dq`Z  
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。 &EnuE0BD  
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。 (!zy{;g|  
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