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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 `<<9A\Y-f  
4A(h'(^7A  
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。 z+wegF  
Ic!x y  
eA?|X|  
-:45Q{u/  
任务说明 !~'D;Jh  
p*YV*Arv  
B]gyj  
+CSR!  
简要介绍衍射效率与偏振理论 :-hVbS0I  
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。 D[6sy`5l  
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: ZXiJ5BZ  
ttlMZLX{TJ  
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。 DXO'MZon3  
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: eUR+j?5I  
z`\KQx  
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 KX cRm)  
bi@'m?XwJ  
光栅结构参数
Ks(l :oUB  
研究了一种矩形光栅结构。 r #w7qEtD  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 [GI2%uA0  
根据上述参数选择以下光栅参数: &><b/,]  
光栅周期:250 nm xc`O \z_)  
填充因子:0.5 BAi0w{  
光栅高度:200 nm ta x:9j|~  
材料n_1:熔融石英(来自目录) JHZjf7g$k  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) <W7WlT  
oGg<s3;UND  
e8(Qx3T?b  
D88IU9V&n  
偏振态分析 i 2uSPV!Tf  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 w r,+9uK  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 " L,9.b  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 0blbf@XA  
SsfC m C  
)_o^d>$da  
e?O$`lf  
模拟光栅的偏振态 -G_3B(]`  
Y;g\ @j  
S-7C'dc  
8.IenU9  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: a gL@A  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 lU$0e09  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 Q~' \oWz  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 A>FWvlLw'm  
UL%a^' hR  
Passilly等人更深入的光栅案例 cb{"1z  
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。 7<B-2g  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 hK{<&T  
jPx}-_jM  
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$2}%3{<j  
光栅结构参数 #!#s7^%K&  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 n)35-?R/M  
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。 pNmWBp|ER  
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。 `YMd0*  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 uNw9g<g:V[  
inK;n  
+~y>22Zfg  
光栅#1——参数 *uy<Om  
假设侧壁倾斜为线性。 )_4()#3  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 )24M?R@r  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 8`]yp7ueS  
光栅周期:250 nm qTMY]=(  
光栅高度:660 nm puMb B9)  
填充因子:0.75(底部) N|Xm{@C  
侧壁角度:±6° fd>&RbUp  
n_1:1.46 +#<Z/  
n_2:2.08 "Y- WY,H  
'4Qsl~[Eh  
=]"I0G-s!  
*BF[thB:a  
光栅#1——结果 %so{'rQl  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 A&WC})H5  
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。 d/~g3n>|  
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u-mD"  
j4]3}t0q  
光栅#2——参数 ;G3?Sa7+  
假设光栅为矩形。 ?~yJ7~3TS<  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 <l5m\A  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 &%t&[Se_~  
光栅周期:250 nm 3Z&!zSK^  
光栅高度:490 nm Z{yH:{Vk  
填充因子:0.5 ReA-.j_2@  
n_1:1.46 Aq3\Q>klH)  
n_2:2.08 "VU/Ucb7  
'V&Uh]>  
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Z|ZB6gP>h1  
光栅#2——结果 KNj~7aTp  
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。 j|!t3}((  
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。 kOq8zYU|  
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