[分享]受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析 [复制链接]

该案例介绍了一个正弦光栅的仿真，该光栅表面具有随机变化的粗糙度结构。此外，分析了对衍射级次的影响，特别是衍射效率。 KTv$  
c`W,~[Q<O+  
1. 建模任务 saAF+H/=  
[ 3HfQ  
7d vnupLh  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 <QvOs@i*  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Mfs?x a  
;\]@K6m/Ap  
2. 建模任务：正弦光栅 #1[u(<AS  
Je{ykL?N  
x-z方向(截面视图) H#&00Q[  
4m)n+ll  
W4N{S.#!  
光栅参数： u&NV,6Fj2[  
 周期：0.908um B1STGL`nK  
 高度：1.15um he4(hX^  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) *8Z32c+C  
626r^c=  
3. 建模任务 g5yJfRLxp  
a =QCp4^  
36NpfTW  
:%.D78&  
l,8##7  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 c|%6e(g"L  
m2o0y++TjW  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 g){<y~Mk  
KSvE~h[#+  
<qSC#[xu  
40/Y
\  
4. 光滑结构的分析 rKn~qVls  
0mnw{fE8_  
pFXEu=$3  
;fJ.8C  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 (?c-iKGc  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ] @'!lhLi  
@VBcJ{e,  
Zh,71Umz  
,^:.dFH6  
5. 增加一个粗糙表面 R8Tx[CJ5  
>bxS3FCX  
.h[:xYm  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 hj:,S|  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 R@0R`Zs  
25T18&R  
Q@niNDaW2  
y^k$Us  
$Y;RKe9  
SIllU  
<UI [%yXj  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Tk>#G{Wb-  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 H[gWGbPq7  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 %RVZD#zr  
:+Z%; Dc  
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*<Ll9K  
TV:9bn?r)  
6. 对衍射级次效率的影响 n?Q|)2 2  
>7FHo-H/T  
2T1q
?L?]  
粗糙度参数： OVJ0}5P*  
 最小特征尺寸：20nm TseGXYH  
 总的调制高度：200nm : +u]S2u{  
 高度轮廓 ;`Z{7'^U  
%C0Dw\A*:  
~[ F`"  
N;R^h? '  
=v\.h=~~  
 效率 n|hNM?v  
4 :v=pZ  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 >eaaaq9B-  
H::bwn`Vc  
jylD6IT  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm QWU[@2@%r  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 vIvIfE  
)_:NLo:  
;|RTx  
H+#FSdy#  
 效率 $j~RWfw-  
I'Hf{Erw  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 vX>)je
5#  
b$7 +;I;  
粗糙度参数： ~,Qp^"rlW  
 最小特征尺寸：40nm Ni>[D"|  
 总调制高度：200nm NHt\ U9l'  
 高度轮廓 5(2;|I,T  
"7 yD0T)2  
7=uj2.J6  
JC"z&ka  
 效率 QPx^_jA  
k+/6$pI  
WxDh;*am:  
;"I^ZFYX  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 6Zo}(^Ovz  
_aphkeqd  
~Ei<Z`3}7"  
粗糙度参数： ^OdP4m( >>  
 最小特征尺寸：40nm ("@!>|H  
 全高度调制：400nm ;a/E42eN;  
 高度轮廓 {:s f7  
x^ni1=kU  
5-V pJ  
 效率 l{9Y  
\['Cj*ek  
#tHK"20  
wzA$'+Mb  
aXVFc5C\  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 zA 3_Lx!  
1 zZlC#V  
7. 总结 9$t(&z=  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 hgmCRC  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 #cJ@uqR  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 -=="<0c  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 K9[UB  
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QQ：2987619807 !if