[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。 GX&BUP\
 
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1. 建模任务 _:T
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$}jp=?,t  
8t!(!<iF0  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 6,G1:BV{K  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 G6w&C^J*8>  
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J(4f  
2. 建模任务：正弦光栅 sczN0*w&C  
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x-z方向(截面视图) 2S&e!d-  

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4vT!xn  
光栅参数： sHyhR:  
 周期：0.908um }7RR",w  
 高度：1.15um `$ZX]6G  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) #M$[C d I$  
B&Q\J>l9S  
3. 建模任务 6b~Zv$5^Y-  
NEa:  
K19/M1~  
3xxQL,FV  
V8ZE(0&II}  
 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。 ;gYW!rM  
53J!iNnXT6  
 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。 b4Br!PL@G  
K:Wxx"  
cTCo~Pk4  
mp!KPw08':  
4. 光滑结构的分析 'C8VD+p  
U":hJ*F)  
"XT7;!  

L{jJDd  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ;&q}G1  
 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% J0*hJ-/u  
L3JFQc/oh~  
15+>W4v  
_Db=I3.HJ  
5. 增加一个粗糙表面 rL3<r  
n$ $^(-g@)  
Py$Q]s?\1  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ']Gqa$(YC  
 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。 'MRvH lCM  
mE'y$5ZxY  
A-^[4&rb  
-$**/~0zU  
91qk0z`N  
#qrZ(,I@n  
L^bt-QbhO  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 J(JsfU4  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 )Fx
"S.Ok  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 MGze IrV  
+%Q:  
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M.$Li#So,  
6. 对衍射级次效率的影响 &E0L7?l  
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"RMBV}<T  
粗糙度参数： "[2CV!_  
 最小特征尺寸：20nm ~T@t7Cg  
 总的调制高度：200nm hr_ 5D  
 高度轮廓 Wt4ROj  
Ko_Sx.  
x=T`i-M  
Rt:k4Q
 
0T7(c-  
 效率 &IsQgS7R  
2_M+akqy^  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 J ^gtSn^  
bP\0S@1YL  
oFM\L^Y?$$  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm s7.2EkGl=  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 VN[C%C  
9qN4f8R  
]x1MB|a6  
5I/wP qR[  
 效率 _OV\W'RrA  
q9
fCoz  
 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。 VeiJ1=hc  
Atsi}zTR\  
粗糙度参数： x{{QS$6v  
 最小特征尺寸：40nm i)9}+M5  
 总调制高度：200nm i{[=N9U5o  
 高度轮廓 )OQhtxK  
U<,@u,_Ja  
u$ [R>l9  
L08>9tf`  
 效率 W%LTcm  
2{;&c  
9rXbv4{  
Z0&^U#]  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %x@ D i`
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NbOeF7cq+  
rt">xVl  
粗糙度参数： RrrW0<Ed  
 最小特征尺寸：40nm t`NZ_w /  
 全高度调制：400nm #p&&w1  
 高度轮廓 -c-af%xD  
2WQKj9iyN  
x,$N!X  
 效率 Gr9/@U+  
5\93-e  
qu]ch&"?U  
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r/v'h@  
 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。 ]=\Mf<  
}OY]mAv-B  
7. 总结 $YZsaw  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。
Y[%1?CREP  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 b3(pRg[Fp  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 z_qy>  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 9$,x^Qx  
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