[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 &0S/]E`_M  
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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。 b1qli
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任务说明 "n=Ih_J  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 hKW!kA=gZ  
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。 @Ao E>  
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： I UxsvW+  
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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。 H@WQO]PA  
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： }D eW2Jp  
S=~8nr/V  
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。 
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光栅结构参数 0,`$
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研究了一种矩形光栅结构。 I3V>VLv  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 i<Be)Y-'  
根据上述参数选择以下光栅参数： /1q] D8  
光栅周期：250 nm }ZWeb
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填充因子：0.5 #FV(a~  
光栅高度：200 nm )ozN{&B6  
材料n_1：熔融石英（来自目录） \i#0:3s.  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） %U)M?UNjw  
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I:aG(8Bi)H  
偏振态分析 H;n(qBSB  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 O}3M+  
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。 z[wk-a+w  
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。 8Cr?0Z  
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模拟光栅的偏振态 2v<[XNX  
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息： $V8B =k~  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 W$B
x?}x($  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 :q4Mnr  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 <ZNa`  
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Passilly等人更深入的光栅案例。 wWflZ"%  
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。 C6eon4Ut  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 P + nT%  
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光栅结构参数 EQ>bwEG  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 %;PPu$8K9  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 0nz k?iP  
由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 B%9[  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 [M2,bc8SJV  
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光栅#1——参数 9bXU!l[  
假设侧壁倾斜为线性。 ?kb\%pcK  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 fK^FD&sF  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 h3xX26l  
光栅周期：250 nm 1)NX;CN  
光栅高度：660 nm @Cm"lv.hz  
填充因子：0.75（底部） ~eL7=G@{  
侧壁角度：±6° &^9>h/-XT  
n_1：1.46 cVn7
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n_2：2.08 W9V%Xc`LQ  
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光栅#1——结果 <z)MV oa  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 4[.- a&!}  
与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 rf1nC$Sop  
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光栅#2——参数 xYt{=  
假设光栅为矩形。 wQnr*kyza  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 =4JVUu~Z  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 o(~JZik  
光栅周期：250 nm rT}d<cSf  
光栅高度：490 nm WM=kr$/3  
填充因子：0.5 q}BQu@'H  
n_1：1.46 oRWsi/Zf  
n_2：2.08 6x/ X8zu  
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光栅#2——结果 [TO:-8$.  
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。 `(B1 "qRi  
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。 YN>#zr+~  
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