[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 :Map,]]B_  
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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。 @pyA;>U  
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任务说明 XF0*d~4  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 O;.d4pO(tC  
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。 EV;;N  
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： 7ipY*DT8  
iyHp$~,q?t  
其中，n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率，ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外，𝐴表示辐射光的振幅。
p)AvG;  
如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数，则必须应用以下方程： aG8;,H=%,  
eFeCS{LV+  
因此，必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下，光栅坐标系中为。 V3.vE,  
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光栅结构参数 w^vK7Z 1$  
研究了一种矩形光栅结构。 YjMbd?v  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 DXw9@b  
根据上述参数选择以下光栅参数： 2gNBPd)I  
光栅周期：250 nm Wl^/=I4p#  
填充因子：0.5 p5D3J[?N  
光栅高度：200 nm %E=,H?9&>  
材料n_1：熔融石英（来自目录） lqwJ F &  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） 2R~=@  
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偏振态分析 %[31ZFYB  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 y0Q/B|&[  
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。 Yqj.z|}Nb  
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。 }@t'rK[  
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模拟光栅的偏振态 blQzVp-  
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瑞利系数现在提供了偏振态的信息： ^5iY/t~Q  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 azATKH+j  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 I'wk/  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 WG!;,~f>o  
8aIq#v  
Passilly等人更深入的光栅案例。 NU6Kh7  
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。 j,V$vKP  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 t+Q|l&|0  
x%Y a*T  
MsVI <+JZ  
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光栅结构参数 %W|Zj QI^  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 UEdl"FwM4  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 M#gGD-  
由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 dzC&7 9$  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 y{},{~FA"  
?tM].\  
SwmPP-n  
光栅#1——参数 R<YYf^y  
假设侧壁倾斜为线性。 f;; S  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 , $F0D  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 DWevg;_]$(  
光栅周期：250 nm )*AA9   
光栅高度：660 nm b"3T(#2<*  
填充因子：0.75（底部） =;?PVAdu%#  
侧壁角度：±6° }R] }@i~i  
n_1：1.46 ~k<31 ez  
n_2：2.08 as47eZ0\  
Bv|9{:1%X}  
_WkcJe`  
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光栅#1——结果 V5^b6$R@  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 &_x/Dzu!z  
与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 y5tAp  
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光栅#2——参数 rH_:7#.E  
假设光栅为矩形。 8$xKg3-3M  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 hx;kEJ  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 h[)aRo  
光栅周期：250 nm &!EYT0=>p  
光栅高度：490 nm s7cyo ]  
填充因子：0.5 >WS&w;G  
n_1：1.46 r{3`
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n_2：2.08 (+v*u]w4  
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光栅#2——结果 +g7nM7,1a  
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。 u! FSXX<  
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。 .7^-*HT}  
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