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infotek 2024-12-26 07:56

Techwiz LCD:LCOS模拟

摘要 +0pW/4x  
jXEGSn  
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。 PO ko]@~!i  
5_G'68;OV  
C<he4n.  
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任务说明 B5Va%?Wg?H  
f]}}yBte`  
@;9()ad  
ZBj6KqfST%  
简要介绍衍射效率与偏振理论 !C7<sZ`C  
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。 >.Q0 Tx!P  
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: y'rN5J:l  
 b~!om  
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。 k.Zll,s  
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: 8Nvr93T,  
a!.!2a&t  
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 o5#,\Y[ g  
>5i?JUZ  
光栅结构参数
}W "(c YN_  
研究了一种矩形光栅结构。 yQS04Bl]  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 , ;'SVe%  
根据上述参数选择以下光栅参数: EHWv3sR-  
光栅周期:250 nm uAb 03Q  
填充因子:0.5 Z90Fcp:R  
光栅高度:200 nm (^S5Sc=  
材料n_1:熔融石英(来自目录) X'2Gi  
材料n_2:二氧化钛(来自目录) 9}whWh  
zZYHc?Z  
Orc>.~+f%A  
UQdyv(jXq  
偏振态分析 xL&PJ /'  
现在,用TE偏振光照射光栅,并应用圆锥入射角(𝜑)变量。 ~}%&p& 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。 ,%='>A  
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。 #! @m y  
N K"%DU<  
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X0x_+b? _  
模拟光栅的偏振态 Qy%xL9  
vUfO4yfdg  
[5LMt*Y  
q/J3cXa{K  
瑞利系数现在提供了偏振态的信息: Ey = 4 b  
在圆锥入射角为0(𝜑=0)时,。这说明衍射光是完全偏振的。 gDc]^K4>  
对于𝜑=22°,。此时,67%的光是TM偏振的。 ypT9 8  
对于𝜑>50°,系数接近为常数,因此偏振态也是常数。 jQIV2TY[  
-~0'a  
Passilly等人更深入的光栅案例 C!kbZTO[p"  
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。 F$C+R&V_  
因此,他们将模拟结果与制作样品的测量数据进行了比较。 '7=<#Blc  
/]l f>\x1  
W#Cq6N  
U*xxrt/On/  
光栅结构参数 DUPmq!A  
在本文中,研究了两种不同的制备光栅结构。 4= $!_,.  
由于加工造成的光栅的理想二元形状的一些偏差是可以预料的,而且确实可以观察到:在基板和侧壁上存在不完全平行的欠刻蚀部分。 PJ6$);9}6  
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。 R''Sfz>8  
但是如果有可用数据,就可以详细分析光栅的复杂形状。 xF^r`  
Vg) ^|  
0Sz/c+ 6  
光栅#1——参数 tpd|y|  
假设侧壁倾斜为线性。 x6~Fb~aP  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 u4xA'X'~R  
为了实现光栅脊的梯形形状,采用了倾斜光栅介质。 QJ6f EV$~  
光栅周期:250 nm B4 <_"0  
光栅高度:660 nm ~vkud+r  
填充因子:0.75(底部) $$/S8LmmK  
侧壁角度:±6° "vvFq ,c  
n_1:1.46 {vCU^BN,k  
n_2:2.08 I BF.&[[S  
rcpvH}N:  
ar=hx+  
OC`QD5  
光栅#1——结果 dfXV1B5  
这两幅图对比之下匹配度很高,特别是图表的趋势。 r ufRaar  
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。 Ubpg92  
u'{sB5_H  
  
F}\[eFf[  
FJ nG<5Rh  
光栅#2——参数 [29$~.m$Y  
假设光栅为矩形。 8g&uE*7N  
忽略了衬底中的欠刻蚀部分。 l'P[5'.  
矩形光栅足以表示这种光栅结构。 78\\8*  
光栅周期:250 nm ;9 R40qi  
光栅高度:490 nm '$lw[1  
填充因子:0.5 jWz|K  
n_1:1.46 mT}Aje-L  
n_2:2.08 ?T~3B]R  
L'zdsa}Et  
`z5v}T  
x Xl$Mp7  
光栅#2——结果 d8 3+6d  
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。 VK"[=l  
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。 >V3W>5X  
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