[技术]Techwiz LCD:LCOS模拟 [复制链接]

摘要 )_EQU8D4ug  
0-Xpq,0  
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。 /= P!9d {  
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任务说明 WT(R =bLw  
LJZEM;;}  
*n?6x!A  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 "/hs@4{u9  
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。 `A80""y:M  
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： RCNqHYR  
y)U8\  
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。 -GP+e`d  
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： ?MeP<5\A  
2!dIW5I  
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。 vE?qF9I{$0  
Y_PCL9G{p  
光栅结构参数
~C=`yj  
研究了一种矩形光栅结构。 c#9 zw[y-L  
为了简化设置，选择光栅配置，只允许零阶(R_0)反射传播。 `Y.RAw5LrE  
根据上述参数选择以下光栅参数： Q}]:lmqH  
光栅周期：250 nm r3Z-mJ$:  
填充因子：0.5 Ltcr]T(Ic  
光栅高度：200 nm {b/60xl?  
材料n_1：熔融石英（来自目录） @]*z!>1  
材料n_2：二氧化钛（来自目录） aqs']  
ZH:#~Zyj  
R|NmkqTK~(  
7"4|`y^#  
偏振态分析 )X\3bPDJR  
现在，用TE偏振光照射光栅，并应用圆锥入射角（𝜑）变量。 TQ@*eoJj  
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。 >E"FoZM=  
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。 XrSqUD   
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(5_8SX5  
E_?3<)l)RI  
*JO"8iLw  
模拟光栅的偏振态 !^q<)!9<EO  
&$hfAG]"  
@uY%;%Pa8  
`-ENKr]  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息： R52q6y:<x  
在圆锥入射角为0（𝜑=0）时，。这说明衍射光是完全偏振的。 "@`
mPe/  
对于𝜑=22°，。此时，67%的光是TM偏振的。 drtQEc>qT  
对于𝜑>50°，系数接近为常数，因此偏振态也是常数。 j- F=5)A  
3CQpe  
Passilly等人更深入的光栅案例。 Y/Y746I  
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。 o/)\Q>IY  
因此，他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 >R!^aJ  
D zDt:.JZ  
3)0*hq&83  

6xz&Qi7w  
光栅结构参数 l`$f@'k  
在本文中，研究了两种不同的制备光栅结构。 Pn7oQA\  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的，而且确实可以观察到：在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 MzK&Jh  
由于缺少关于制作结构的细节，我们将其简化为VirtulLab Fusion中的模拟。 kV6>O C&^  
但是如果有可用数据，就可以详细分析光栅的复杂形状。 wm2Q(l*HH  
%t+V8A  
}aX).u  
光栅#1——参数 ={maCYlE.  
假设侧壁倾斜为线性。 W97Ka}Y  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 103^\Av8  
为了实现光栅脊的梯形形状，采用了倾斜光栅介质。 sFS_CyN!7  
光栅周期：250 nm j-{WPJa4\  
光栅高度：660 nm 0
HxF#SlKM  
填充因子：0.75（底部） M;Vx[s,#,  
侧壁角度：±6° XTW/3pB  
n_1：1.46 e`}|*^-  
n_2：2.08 8CEy#%7]}  
+oQ@E<)H  
3v0
)oK  
ZTS*E,U%  
光栅#1——结果 uvA}7L{UO  
这两幅图对比之下匹配度很高，特别是图表的趋势。 E) z g,7Y  
与参考文献相比，仿真中光栅结构进行了简化，存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据，这种简化是必要的。 =~aJ]T}(  
7CG_UB  
   OZt'ovY  
2N)vEUyDV  
光栅#2——参数 9pjk3a  
假设光栅为矩形。 NpRC3^  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 3*arW|Xm  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 U}Hmzb  
光栅周期：250 nm #lVVSrF,-  
光栅高度：490 nm ,sLV6DM  
填充因子：0.5 ]Uxx_1$,  
n_1：1.46 $k!@e M/R  
n_2：2.08 U_I'Nz!^t  
f4w|  
TD3R/NP  
J::SFu=  
光栅#2——结果 Jge;/f!i  
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#4a  
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。 3rR(>}:[V  
   *4(.=k  
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