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infotek 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;  
i 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$k/8JK  
如果在TE/TM坐标系(CS)中给出瑞利系数,则可以计算衍射效率: FkRrW^?5G  
3n,F5?! m  
其中,n_in/n_out为覆盖层和衬底层的折射率,ϑ_in/ϑ_out为所分析的阶次的入射角和衍射角。此外,𝐴表示辐射光的振幅。 Q!@" Y/  
如果瑞利系数沿𝑥、𝑦和𝑧给出瑞利系数,则必须应用以下方程: P ^D\znvc  
76hi@7a  
因此,必须考虑所给出的瑞利系数的坐标系。默认情况下,光栅坐标系中为 khyV uWN  
Y(-+>>j_  
光栅结构参数
U/TF,JUI  
研究了一种矩形光栅结构。 M,7v}[Tbl  
为了简化设置,选择光栅配置,只允许零阶(R_0)反射传播。 X${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"  |  
pvcD 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。 %kyvt t  
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  
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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  
]w"r4HlCx  
' 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"  
3MH9%*w'0  
 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^J N  
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+*= jA  
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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