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2024-12-26 07:56 |
Techwiz LCD:LCOS模拟
摘要 zi5;>Iv0} 7N:,F9V< 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。 EBn7waBS m=#2u4H4
>Rr]e`3wG ge E7<"m% 任务说明 ^
sz4rk p_}OtS;
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JQS@2=A f6z[k_lLN 简要介绍衍射效率与偏振理论 Mbi)mybM 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。 vb$k/8JK 如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率: FkRrW^?5G
3n,F5?!m 其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 Q!@"Y/ 如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: P ^D\znvc
76hi@7a 因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 。 khyVuWN
Y(-+>>j_ 光栅结构参数 U/TF,JUI 研究了一种矩形光栅结构。 M,7v}[Tbl 为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 X${k 根据上述参数选择以下光栅参数: +.zriiF]i 光栅周期:250 nm "EA%!P:d, 填充因子:0.5 TT>;!nb 光栅高度:200 nm r% qgLP{v 材料n_1:熔融石英(来自目录) BCFvqhF7s 材料n_2:二氧化钛(来自目录) 9V\5`QXu QV" |
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61, Bl(we/r 偏振态分析 38rC;
6 现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 %kyvtt 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。 9CxU:;3 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。 [X;yJ $ 'w&,3@Z
dMYDB S\mh{#Lpk 模拟光栅的偏振态 3Ju<jXoo! z#*fELV
Kc0KCBd8]; +1_NB;,e 瑞利系数现在提供了偏振态的信息: wOn.m 在圆锥入射角为0(𝜑=0)时, 。这说明衍射光是完全偏振的。 va| 1N/& 对于𝜑=22°, 。此时,67%的光是TM偏振的。 }ob#LC, 对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 Fq9AO~z =M>pL+# Passilly等人更深入的光栅案例。 |&3[YZY 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。 XZ}]H_, n 因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 bF<FX_}!s! RYy_Ppn96f
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FF@I^O 光栅结构参数 zcy!YB 在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 Qv|A^%Ub! 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。 [a`89'"z 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。 A+_361KH 但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 ]*D=^kA0[
xZwG@+U=X >2tYw,m 光栅#1——参数 I^emH+!MW 假设侧壁倾斜为线性。 9aHV~5 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 ]oUvC 为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 w9G (^jS6 光栅周期:250 nm jEo)#j];`< 光栅高度:660 nm WRe9ki=R 填充因子:0.75(底部) /0A9d-Qd< 侧壁角度:±6° il|e5TD^ n_1:1.46 Uf4A9$R.G n_2:2.08 'S;INs2|-> \QGh@AQp"
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LhKaqR{ 光栅#1——结果 +`}QIp0 这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 5_ !s\ 5 与参考文献相比,仿真中光栅结构进行了简化,存在一些小的偏差。由于缺乏关于实际的更详细的光栅结构的数据,这种简化是必要的。 AY<(`J{ MAb*4e#
>g+yw1nC zk#"n&u0 光栅#2——参数 98'/yZ 假设光栅为矩形。
\,&,Q 忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 V"K-aO& 矩形光栅足以表示这种光栅结构。 n@[_lNa4GD 光栅周期:250 nm Vsw]v 光栅高度:490 nm ]{^'{ z$i 填充因子:0.5 KPHtD4 n_1:1.46 \MI2^JN n_2:2.08 3Xcjr2]~ 3dheT}XV?p
h}0}g]IUx A{NKHn>%` 光栅#2——结果 1 etl:gcEC 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。 =S+*=j A 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。 oN({X/P2j Cw$0XyO
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