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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 5Z}]d@  
L+Yn}"gIs  
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。 qd"1KzQWO  
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任务说明 K^`3Bg  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 pkpD1c^  
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。 r(iT&uz  
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: j*>+^g\Q6  
\bqIe}3V7  
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。 C%d\DuJ5'~  
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: qLBXyQ;U  
Htn=h~U`z  
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 \UM9cAX`  
>k,|N4(  
光栅结构参数
GVk&n"9kp  
研究了一种矩形光栅结构。 p C l[DE  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 `rsPIOu  
根据上述参数选择以下光栅参数: 'HTr02riY  
光栅周期:250 nm D"0:n.  
填充因子:0.5 dt(~)*~R  
光栅高度:200 nm Wr Ht  
材料n_1:熔融石英(来自目录) XJy~uks,  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) r2}u\U4>  
k\$))<3  
,/AwR?m  
$2qZds[  
偏振态分析 I&~kwOP  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 &Oc^LV$6  
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。 n 1MZHa,  
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。 O6Bs!0,  
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模拟光栅的偏振态 j78WPG  
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|D+"+w/  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: I|69|^  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 $Llv6<B  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 Qd;P?W6  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 >p#`%S  
"s!!\/^9C  
Passilly等人更深入的光栅案例 P8!ON=  
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。 )[RLCZ  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 |57u;  
Fw5|_@&k  
Y,Dd} an  
6" fYSn>  
光栅结构参数 85CH% I#  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 nMXk1`|/)x  
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。 lM1~ K  
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。 mM&Sq;JJ;  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 i!g}PbC[  
"1 O!Ck_n  
abiZ"?(  
光栅#1——参数 $/;D8P5/&=  
假设侧壁倾斜为线性。 HS>(y2}'  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Y~\71QE>  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。  [U9b_`  
光栅周期:250 nm x|4m*>Ke  
光栅高度:660 nm Aq' yr,  
填充因子:0.75(底部) e??tp]PLn  
侧壁角度:±6° 3FRz&FS:j  
n_1:1.46 &*2\1;1tB  
n_2:2.08 TNe,'S,%  
e R Y2.!  
Mo?eVtZ  
E;!pK9wL|  
光栅#1——结果 PL$*)#S"$  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 e_'/4 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。 y/=:F=H@w  
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光栅#2——参数 sF9{(Us  
假设光栅为矩形。 "XPBNv\>_  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 X&C&DTB  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 F6>K FU8  
光栅周期:250 nm s18o,Zs'  
光栅高度:490 nm X3[gi`  
填充因子:0.5 l e+6;'Q  
n_1:1.46 t~5m[C[`w  
n_2:2.08 |OW/-&)  
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光栅#2——结果 LX<arHz  
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。 |-Rg].  
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。 xPBSJhla  
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