[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。 `MtI>x c  
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{Xg#UN  
1. 建模任务 Kt5;GUV  
$6Z@0H@X  
CU'$JF  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 W=j  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 | wuUH  
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2. 建模任务：正弦光栅 uaN0X"  
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x-z方向(截面视图) CqGi 2<2  
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光栅参数： R]hilb'a  
 周期：0.908um #5*|/LD  
 高度：1.15um co^kP##Y  
(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) $A"C1)d;  
a(- ^ .w  
3. 建模任务 . Z 93S|q  
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uEqL Dg  
i!5zHn  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 \!D<u'n  
Te&F2`vo  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ; C/:$l  
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s)1s[  
4. 光滑结构的分析 Z_^i2eJYT  
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N,N9K  
-js:R+C528  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 AG?cI@',  
 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% h$3o]~t  
f'501MJu  
a B(_ZX'L  
xz5V.  
5. 增加一个粗糙表面 ,ru2C_LQ  
OEMYS I%  
Wx~N1+  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 S3Q^K.e?  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 AXbDCDA  
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$H}G'LqiG  
prJ]uH,  
3QNu7oo  
']]Czze  
f,S,35`qa  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 U tb"6_   
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 T["(wPrt  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 X9ua&T2(l  

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tb#9TF  
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6. 对衍射级次效率的影响 9@'^}c#  
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粗糙度参数： *2nQZ^c.  
 最小特征尺寸：20nm ;/hR#>ib  
 总的调制高度：200nm 8OV;&Z,x  
 高度轮廓 [WZGu6$SU  
7sgK+ ip  
gzV&S5A{_  
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 效率 ;!RS q'L1  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 1a_R8j  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 1W@ C]n4  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ]' ck!eG  
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 效率 JI"&3H")g%  
q$#5>5&  
 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。 ]6)~Sj$ 5  
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粗糙度参数： .k_> BD];  
 最小特征尺寸：40nm kK62yz,  
 总调制高度：200nm 3c%dErch  
 高度轮廓 M{!Y   
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 效率 Vn7
FbaO^  
aRt`IcZYz  
-XuRQ_)nG  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 uD'GI  
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粗糙度参数： }3%L3v&  
 最小特征尺寸：40nm zYCS K~-GW  
 全高度调制：400nm vOF"p4 ^3  
 高度轮廓 0`=>/Wr39  
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84X/=l-c=  
 效率 e-@.+f2CC  
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-g5o+RT@  
`l%)0)T  
 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。 O7})1|>1  
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7. 总结 G(Ky7S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)。 .+.'TY--  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 hxT{!g  
 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。 h<1p
GQV  
 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。 %}`zq8Q
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