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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 ?-0k3
WS8m^~S@\ {~>?%]tf 任务说明 K^`3Bg 1VK?Svnd
:#58m0YLA: 4k_&Q?1 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。 pC
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, nf&PDv1
1>P[3Y@} <<`*o[^L 模拟光栅的偏振态 j78WPG A^:[+PJHN
"*W: |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[
"1O!Ck_n abiZ"?( 光栅#1——参数 $/;D8P5/&= 假设侧壁倾斜为线性。 HS> (y2}' 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 Y~\71QE> 为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。
[U9b_` 光栅周期:250 nm x|4m*>Ke
光栅高度:660 nm Aq'yr,
填充因子:0.75(底部) e??tp]PLn 侧壁角度:±6° 3FRz&FS:j n_1:1.46 &*2\1;1tB n_2:2.08 TNe,'S,% e RY2.!
Mo?eVtZ E;!pK9wL| 光栅#1——结果 PL$*)#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 'a.n
mGx!{v~i& \f| Hk*@ 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/-&) q5
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V{!fag wq yw#)S 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 L8OW@)|
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