[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 R"
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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。 f><V;D#  
D@[#7:rHL  
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任务说明 n-qle5sj  
cd=H4:<T5  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 oblw!)  
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。 jO*H8XO  
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： nKtRJ,>  
een62-`  
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。 <veypLi"R  
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： Lk^bzW>f  
{CVZ7tU7]  
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。 kXUJlLod  
wGIRRM !b  
光栅结构参数 k][{4~z  
研究了一种矩形光栅结构。 (r}StR+  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 Zc&pJP+M'U  
根据上述参数选择以下光栅参数： $ >].;y?$  
光栅周期：250 nm EKsOj&ZiJ  
填充因子：0.5 8+(wAbp  
光栅高度：200 nm 55y{9.n*  
材料n_1：熔融石英（来自目录） q$}J/w(,  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） F4Cq85#  
1}ifJ~)5S  
;>X;cZMd  
F%%mcmHD#  
偏振态分析 &fkH\o7)  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 ('d,Sh  
如前所述，瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 ,MHF  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果，需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出，并选择所需的系数。 uz=9L<$  
$!z.[GL  
>^<;;8Xh  
b#t5Dve  
模拟光栅的偏振态 EF=5[$ u  
?"?AH/ED  
r(n>N0:0Ls  
9~K+
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息： 7W&
XcF  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 S'@Ok=FSy  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 jgkY^l  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 X .K*</(g  

]}]+aB  
Passilly等人更深入的光栅案例。 RgM=g8}M  
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。 ^ ~Tn[w W_  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 f&] !;)  
 5pHv5e  
-G=.3 bux  
TvRm 7  
光栅结构参数 6D{70onY+  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 ,&Zk63V  
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。 cN\_1  
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。 2:yXeSeA  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 {5+69&:G.  
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Wm)Id_  
光栅#1——参数 2) 2:KX  
假设侧壁倾斜为线性。 PVmePgF   
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 a,fcR<  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 <l+hcY
am  
光栅周期：250 nm 0B~x8f  
光栅高度：660 nm v+<4?]EJ  
填充因子：0.75（底部） MdTu722  
侧壁角度：±6° 5fmQ+2AC1  
n_1：1.46 ,.<c|5R  
n_2：2.08 F hyY+{%  
)$*B  
`\=~ $&vjC  
uY3#,  
光栅#1——结果 iI*qx+>f?  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 :x?G[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。 _,p/2m-Pj  
``rYzj_  
   7p{uRSE4._  
FL0yRF5  
光栅#2——参数 ^ $N3.O.  
假设光栅为矩形。 " #U-*Z7  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 D>-Pv-f/  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 |Fq\%y#  
光栅周期：250 nm X|R"8cJ  
光栅高度：490 nm dXU6TCjU7  
填充因子：0.5 1gLET.I:  
n_1：1.46 rDc$#  
n_2：2.08 lg^Lk\Y+re  
%GMCyT  
z`]:\j'O3"  
^j1G08W  
光栅#2——结果 /6y;fx  
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。 pp >F)A0v  
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。 T@n};,SQ  
   gN<J0c)  
dw| VH1fS