[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。 eEmuE H@X  
y[A%EMd
  
1. 建模任务 uGz>AW8a3  
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oYmLJzCf  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 =\FV_4)  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 @,Kl"i;  
|aX1PC)o_  
2. 建模任务：正弦光栅 iXPe  
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x-z方向(截面视图) CzfGb4  
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Hs`j6yuc9  
光栅参数： o>jM4sk$  
 周期：0.908um n6C]JWG\/U  
 高度：1.15um }!9KxwC(  
(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) `
G_k~ %  
cVf}8qf)  
3. 建模任务 FQe82tfV+  
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U-ADdOh"q  
vE{L`,\q  
 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。 U'p-Ko#  
Ql]+,^kA@  
 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。 COc t d  
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4. 光滑结构的分析 rWULv  
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[Ol~}@gV  
'Da*MGu9  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 nm#,oX2C  
 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% G7NRpr  
M37GQvo   
RAU"  
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5. 增加一个粗糙表面 HY2*5#T  
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"?v{?,@  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 e1/{bX5  
 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。 TGH"OXV*@  
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AlA:MO]NM  
SX]uIkw  
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7CDp$7v2  
QWI)Y:<K/  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 -*[:3%  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ^`?M~e2FZ8  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 d#1yVdqR
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Ox%p"xuP,  
h>"j!|#!s  

qV5lv-p  
6. 对衍射级次效率的影响 N~|Z@pU"  
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粗糙度参数： B+2EIaI  
 最小特征尺寸：20nm G\(cnqHk  
 总的调制高度：200nm gP.PyYUV  
 高度轮廓 b'%)?{E  
MqjdW   
e+<'=_x {  
?/q\S  
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 效率 3|(<]@ $  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 )
F_nK f"a  
x@3" SiC  
T#.pi@PF>  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm =K<`nF0w  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 lWakyCS  
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-*$ s ;G#  
4n} a%ocv^  
 效率 A
y0.D FL  
G^Va$ike  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ]$i@^3`[w  
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粗糙度参数： Z
;y(D_;_  
 最小特征尺寸：40nm >%H(0G#X  
 总调制高度：200nm ,c,@WQ2
:-  
 高度轮廓 L+8{%\UPd  
SQDfDrYP  
Rga *68s|&  
;EQ7kuJQ?  
 效率
Z&of-[)  
cH6++r  
GfV#^qi  
zbI|3  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 o Vpq*"  
MK(~  
[\qclW;L  
粗糙度参数： tb4^+&.GS  
 最小特征尺寸：40nm 
ejc>  
 全高度调制：400nm )=VAEQhL-  
 高度轮廓 hp`ZmLq/[  
82iFk`)T  
[1nUq!uTm  
 效率 l b;P&V  
qKrxln/T  
[RF6mWQ  
g`C\pdX"B  
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 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。 Lg~ll$ U  
_2Mpzv  
7. 总结 ]iMqIh"  
 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)。 A*g-pJh  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Y,Lx6kU  
 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。 L2=:Nac  
 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。 &?$mS'P  
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