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    [分享]受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-26
    该案例介绍了一个正弦光栅仿真,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。 n }TTq6B  
    o KlF5I  
    1. 建模任务 03] r*\  
    #yX^?+Rc  
    R'r|E_  
     一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化 a0)vvo=bz  
     对于该仿真,采用傅里叶模态法。 ^Jn|*?+l  
    [(!Q-8  
    2. 建模任务:正弦光栅 Jfe~ ,cI  
    Lq%[A*`^  
    x-z方向(截面视图) .^BWR  
    KZi+j#7O  
    ;+r0 O0;9  
    光栅参数 e5FCqNip'  
     周期:0.908um <kROH0+  
     高度:1.15um Fu#Y7)r  
    (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) <%he  o  
    7Y4%R`9H  
    3. 建模任务 :S#eg1y.w]  
    i4 P$wlO  
    _AVy:~/  
    y B1W>s8&  
    VN?<[#ij  
    VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器,可对光栅衍射效率进行严格的计算。 zkH<aLRB  
    qmQFHC_  
     利用该分析器,也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 }1l}-w`F  
    0H; "5  
    byp.V_a}/  
    D5}DV  
    4. 光滑结构的分析 _Wq7U1v`  
    Z=0iPy,m>  
    imC&pPBB/G  
    //VG1@vaVX  
     计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 (69kvA&|q  
     对于光滑结构,参数平稳,0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% M_yZR^;^-  
    :p,c%"8  
    w($XEv;  
    hU |LFjc  
    5. 增加一个粗糙表面 GcPB'`!M  
    ~_ (!}V  
    bBd*}"v^"  
     VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 R/yPZO-U  
     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。 w;@`Yi.WQ  
    4&#vU(-H  
    77)OW $G  
    ^!N;F"  
    y[TaM9<  
    A)=X?x  
    <t% Ao,"  
     该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 dP$y>%cB  
     第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 *9\oD~2Y  
     第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 8Ng) )7g!  
    LPtx|Sx![  
    u0<d2Y  
    <6~/sa4GN  
    6. 对衍射级次效率的影响 {6REfY c  
    F0DPS:c  
    G:H(IA7Z  
    粗糙度参数: Z?.:5#  
     最小特征尺寸:20nm Lx|w~+k}  
     总的调制高度:200nm ,:\zXESy4  
     高度轮廓 37GHt9l  
    cj,&&3sbV  
    H J2O@e  
    p?EEox  
    _p3WE9T  
     效率 ',v0vyO8  
    3/]f4D{MMY  
     粗糙表面对效率仅有微弱的影响 X7(rg W8  
    So3,Z'z=  
    F 5b]/;|  
     粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm ^v()iF !  
     总调制高度:400nm 高度轮廓 aC $h_  
    bYRQI=gW':  
    4c493QOd  
    67EDkknt  
     效率 wFH(.E0@Q  
     F<XD^sO  
    由于粗糙表面的总调制高度变大,±1级衍射效率发生轻微不对称。 4kN:=g  
    J\,@Bm|1n{  
    粗糙度参数: YQlpk@X`2  
     最小特征尺寸:40nm :{e`$kz  
     总调制高度:200nm ~}FLn9@*  
     高度轮廓 n~L'icD[  
    0:nt#n~_  
    DY%T`}  
    [m@e^6F0U  
     效率 iyHp$~,q?t  
    ixUiXP  
    aG8;,H=%,  
    2n\i0?RD  
     更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 O>{t}6o  
    e3bAT.P  
    s`dkEaS  
    粗糙度参数: B@: XC&R^  
     最小特征尺寸:40nm wZ#~+ }T  
     全高度调制:400nm TO8\4p*tE  
     高度轮廓 J^e|"0d  
    ,& {5,=  
    4%Wn}@  
     效率 *PA1iNdKS  
    =h1 QN  
    2T{-J!k  
    ^Ypb"Wx8  
    Rg!aKdDl$  
     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。 a|^-z|.  
    %[31ZFYB  
    7. 总结 y0Q/B|&[  
     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)。 Yqj.z|}Nb  
     对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 }@t'rK[  
     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。 F'T= Alf  
     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。 1+y6W1m^R  
    jTxChR  
    m$G?e 9{  
    QQ:2987619807
    W.7d{ @n  
     
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