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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 b7f0#*(?  
u S(@?m$  
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。 3#<'[TF00t  
<"NyC?b+G  
D3]@i&^B  
09x+Tko9;*  
任务说明  qV?sg  
1bDJ}M~]z  
I W8.  
Ix4jof6(  
简要介绍衍射效率与偏振理论 2:/u2K  
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。 8+L7E-  
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: /9TL&_A-T  
IKtiR8  
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。 7zi"caY  
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: I<9n(rA  
)j(fWshP  
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 $KH@,;Xz  
tbRE/L<  
光栅结构参数
XzlIW&"uC  
研究了一种矩形光栅结构。 Y"s )u7  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 /W?z0tk`  
根据上述参数选择以下光栅参数: lxCX-a`@p  
光栅周期:250 nm bA0uGLc  
填充因子:0.5 lbG}noqb  
光栅高度:200 nm 0\ZaMu #  
材料n_1:熔融石英(来自目录) 3[iSF5%V*p  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) gRw.AXR a  
;4R =eI  
Kyyih|{  
''%;EW>  
偏振态分析 L F8Pb;I  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 h<Jc;ht  
如前所述,瑞利系数的平方振幅将提供关于特定级次的偏振态的信息。 s&Z35IM8|  
为了接收瑞利系数作为检测器的结果,需要选择光栅级次分析器件中的单个级次输出,并选择所需的系数。 k62$:9`5  
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CL EpB2_  
模拟光栅的偏振态 zZ<ns+h  
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 W{L  
b1eK(F  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: 'E@2I9Kj  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 l@~1CMyN  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 Kp$_0  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 :~WPY9i`  
0zlM.rjEZ  
Passilly等人更深入的光栅案例 M" xZz  
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。 &e/@yu)x,  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 -B<O_*wOj  
(ra:?B  
DxE^#=7iH;  
"sz.v<F0:s  
光栅结构参数 J(3gT }z-  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 03P N{<  
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。 <Gbn PG?  
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。 uWJ#+XK.  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 L"Qh_+   
j|3g(_v4W  
oV%( 37W9=  
光栅#1——参数 KyuA5jQ7  
假设侧壁倾斜为线性。 -d$8WSI 8  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Ib_n'$5#z  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 bd@*vu}?}  
光栅周期:250 nm ?/o2#iJx  
光栅高度:660 nm HA$^ *qn  
填充因子:0.75(底部) 5KL9$J9k  
侧壁角度:±6° |V5$'/Y  
n_1:1.46 fcgDU *A%  
n_2:2.08 m1~qaD<DZ$  
j|^-1X  
O;"*_Xq(`  
p?J~'  
光栅#1——结果 kX ~-g  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 [ HC8-N^.}  
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。 bLU^1S8Z  
&CB.*\0  
  
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7yq7a[Ra  
光栅#2——参数 wGov|[X  
假设光栅为矩形。 &cv@Kihq(  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 PK:o}IWn~x  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 QN{}R;s  
光栅周期:250 nm aTL8l.c2  
光栅高度:490 nm FUW(>0x?  
填充因子:0.5 iylBK!ou  
n_1:1.46 0)6i~MglY  
n_2:2.08 !s#'pTZk4  
dy2_@/T7  
Y|GJp h  
a in#_H  
光栅#2——结果 [*Aqy76Qa  
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。 :_{{PY0PK  
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。 cuV8#: i  
   lRa 3v Ng  
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