[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 I^EZ
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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。 7:B/?E  
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任务说明 #b/L~Bw[  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 %16Lo<DPm  
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。 $B8Vg `+  
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： 0g30nr)  

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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。
/-v ;  
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： /[dMw *SRz  
FzEs1hpl  
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。 ^vMlRt;  
PS"rXaY  
光栅结构参数 mt+i0PIfj  
研究了一种矩形光栅结构。 y?a71b8m  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 2*Qi4%s#  
根据上述参数选择以下光栅参数：  >%;i@"  
光栅周期：250 nm K ,NmDc^  
填充因子：0.5 C jf<,x$  
光栅高度：200 nm 27 XM&ZrZ  
材料n_1：熔融石英（来自目录） hYpxkco"4'  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） `bBkPH}M  
p/ xlR[  
3N$@K"qM#  
=q0V%h{  
偏振态分析 i=\)[;U  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 Soq#cl'll-  
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。 rwJU;wy  
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。 e1a\--  
(Ff}Y.4  
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模拟光栅的偏振态 f$QkzWvr  
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Ic4#Tk20i  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息： f~wON>$K  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 3as=EYm  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 j~>{P=_}  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 h_?`ESI~  
z(A[xN@/W<  
Passilly等人更深入的光栅案例。 SbGdcCB  
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。 JWd[zJ[  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 iGSJ\  
FA*$ dwp  
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LH2B*8=^2  
光栅结构参数 sR1_L/.  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 7tlK'j'  
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。 0]bt}rh  
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。 SPE)db3  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 ^'E^*R  
I;NW!"pU  
KV$&qM.  
光栅#1——参数 |&8XmexLb  
假设侧壁倾斜为线性。 Mu>
  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 #4mRMsW5"  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 Cd)g8
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光栅周期：250 nm 0\XWdTj{  
光栅高度：660 nm 7*uN[g#p  
填充因子：0.75（底部） I}bu  
侧壁角度：±6° Q&:)D7m\)S  
n_1：1.46 ,Suk
_aX>  
n_2：2.08 Lbrl CB+  
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A#cFO)"  
cxs@ph&Wk  
光栅#1——结果 m@XX2l9:9  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 Hi={(Z5tC4  
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。 uX_#NP/2  
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   Gt#r$.]W?o  
+8zACs{p  
光栅#2——参数 aInt[D(  
假设光栅为矩形。 1rZ E2  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 S.`y%t.GP  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 LRHod1}mS  
光栅周期：250 nm O80Z7  
光栅高度：490 nm }&=l)\e  
填充因子：0.5 E~}H,*)  
n_1：1.46 :G 5p`;hGo  
n_2：2.08 u!D?^:u=)  
,JdBVt  
mbbhz,  
ra*|HcLD  
光栅#2——结果 h>!h|Ma  
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。 A[m?^vk q  
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。 I*TTD]e'X  
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