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    [技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2024-12-26
    摘要 4*_.m9{  
    >I *uo.OF  
    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。 \Qe`>nA  
    2g_2$)2  
    bxF'`^En  
    8H2A<&3i  
    任务说明 `:;fc  
    U:O&FE  
    sGFC?1r?\  
    iig@$ i#  
    简要介绍衍射效率与偏振理论 fk?(mxx"  
    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。 `>skcvkm  
    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: tJZ3P@ L  
    'jd fUB  
    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。 5jK9cF$>  
    如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: 5SwQ9#  
    qZDP-  
    因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 CC{{@  
    ?<eH!MHF  
    光栅结构参数
    8z'_dfP=5  
    研究了一种矩形光栅结构。 K6@9=_A  
    为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 QB#rf='  
    根据上述参数选择以下光栅参数: SOo}}a0  
    光栅周期:250 nm }|(v0]  
    填充因子:0.5 XXZ<r  
    光栅高度:200 nm E3,Nc`'m9  
    材料n_1:熔融石英(来自目录) szU_,.\  
    材料n_2:二氧化钛(来自目录) "gGv>]3  
    ""u>5f  
    J:Ncy}AO  
    KeE)9e   
    偏振态分析 Q[.HoqWK  
    现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 KPMId`kf  
    如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 b0!ZA/YC-  
    为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 ?D`h[ai  
    4WZ"8  
    ?9m@ S#@  
    AWn$od`#s  
    模拟光栅的偏振态 FW--|X]8   
    #a=~a=c(^  
     N2Q%/}+,  
    f%5 s8)  
    瑞利系数现在提供了偏振态的信息: e95@4f^K2  
    在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 -|nHwSrCZ/  
    对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 S 0L"5B@  
    对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 8S*W+l19f  
    [_wenlkm  
    Passilly等人更深入的光栅案例 KJ;NcUq  
    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。 0z:BSdno  
    因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 M~t;&po  
    qJf=f3  
    {|ChwM\x  
    qJPEq%'Q  
    光栅结构参数 7z^\}&  
    在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 j9]H~:g$d  
    由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 .cA'6J"Bm\  
    由于缺少关于制作结构的细节,我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 47 *,  
    但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 y( uE  
    w,v~  
    U|}Bk/0.  
    光栅#1——参数 &$+nuUA  
    假设侧壁倾斜为线性。 t (>}  
    忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 [W{WfJ-HwG  
    为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 i%eq!q  
    光栅周期:250 nm tWN hFQ'  
    光栅高度:660 nm UOAL7  
    填充因子:0.75(底部) ( 17=|s  
    侧壁角度:±6° ! Al?B9KJ  
    n_1:1.46 Y] "_}  
    n_2:2.08 =& .KKr  
    SByn u  
    [>N`)]fP  
    u#uT|a.  
    光栅#1——结果 &m J +#vT  
    这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 b9gezXAcd  
    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。 }"CX`  
    N! N>/9  
      
    mFdj+ &2\  
    ~KF>Jow?Y  
    光栅#2——参数 Fv(1A_~IS  
    假设光栅为矩形。 GIGC,zP@k  
    忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ~xSAR;8  
    矩形光栅足以表示这种光栅结构。 \uT y\KA  
    光栅周期:250 nm ?rG>SA>o  
    光栅高度:490 nm S_ Pa .  
    填充因子:0.5 _K5R?"H0  
    n_1:1.46 rbw5.NU  
    n_2:2.08 #ovmX  
    9;*-y$@  
    jx7b$x]  
    |q:p^;x  
    光栅#2——结果 /PuN+M  
    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。 s v}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。 C%l+<wpXO  
       bb ]r  
    fI([vI  
     
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