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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 ~{Rt4o _W  
4 Olv8nOe<  
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。 PFgjWp"Y  
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udI: ]:,P  
任务说明 T-2p`b}h W  
Y_>-p(IH  
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简要介绍衍射效率与偏振理论 =k<4mlok^  
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。 r9a!,^}F  
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: O8~U<'=*  
c0Ro3j\p  
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。 \ +-hn  
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: B "F`OS[  
Z6([/n  
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 @TPgA(5NR  
7a]Zws  
光栅结构参数
1S]gD&V  
研究了一种矩形光栅结构。 ;@YF}%!+W  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 )bXx9,VL  
根据上述参数选择以下光栅参数: t,1!`/\  
光栅周期:250 nm C\^<v&  
填充因子:0.5 1L=Qg4 H  
光栅高度:200 nm 6O@ ^`T  
材料n_1:熔融石英(来自目录) b|8>eY  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) uC*:#[  
Nw>T $RzS  
'Kzr-)JS  
Q @OC=  
偏振态分析 B 6'%J  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 } .H Fm'p  
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。 BOiz ~h6  
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。 LXu"rfp  
:n>ccZeMv  
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0B$7S,2  
模拟光栅的偏振态 6:@t=C  
90h1e7ZcC  
fov=Yd!  
qzlMn)e  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: Fx[A8G  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 @+\S!o3m  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 jle%|8m&@  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 ^'u;e(AaE  
,+f0cv4  
Passilly等人更深入的光栅案例 hr!f: D  
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。 mQ ^ @ \s  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 ?y*+^E0  
ss0'GfP  
[N95.aD  
4j/iG\  
光栅结构参数 ,JQxs7@2k  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 I~]Q55  
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。 *e-ptgO  
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。 3gI[]4lRH  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 rT sbP40  
{r].SrW9s9  
}@:QYTBi }  
光栅#1——参数 }rY?=I  
假设侧壁倾斜为线性。 -wf RR>)d  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 @`kiEg'Q  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 inPdV9  
光栅周期:250 nm ~[uV  
光栅高度:660 nm 4g6ksdFQ  
填充因子:0.75(底部) ;la#Vf:]  
侧壁角度:±6° NO+ 55n  
n_1:1.46 ^0`<k  
n_2:2.08 s=nVoc{Yt  
m,@1LwBH  
g* \P6  
r{q}f)  
光栅#1——结果 U7]<U-.&  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 1(%>`=R8  
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。 vhYMWfbY  
|YE,) kiF  
  
V{T{0b" \U  
$/, BJ/9  
光栅#2——参数 4{*tn"y  
假设光栅为矩形。 WG8iTVwx  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 F%PwIB~cy  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 cZDxsd]  
光栅周期:250 nm a)_rka1(  
光栅高度:490 nm @@%i( >4Z  
填充因子:0.5 w*<Y$hnBzF  
n_1:1.46 e' U"`)S  
n_2:2.08 tIGVB+g{F  
@q> ktE_  
9@#h}E1$  
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光栅#2——结果 e~+(7_2  
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。 d)04;[=  
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。 KMK&[E#r  
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