[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。 BdWRm=  
L'i0|_  
1. 建模任务 }"} z7Xb0  
un*Ptc2%  
Za,MzKd=  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 3k YVk  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 E lf'1  
$}&r.=J".  
2. 建模任务：正弦光栅 Wp2W:JX:  
z+@CzHCN  
x-z方向(截面视图) _(J;!,  
IE;Fu67wi  
4Vv~  
光栅参数： Xk2M.:3`  
 周期：0.908um ZD$W>'m{F  
 高度：1.15um }s*H|z  
(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) +f5|qbX/\  
hbZ]DRg  
3. 建模任务 '*4>&V.yX  
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\I9CGr$  
8PN/*Sa  
]lBe   
`2WtA_  
 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。 Z)V m,n
g  
FI.Ae/(U  
 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。 0<g;g%   
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4Sj;38F .1  
O"'.n5>:`  
4. 光滑结构的分析 f82$_1s^  
W|~Jl7hs8Q  
R,3E_me"}  
@ve4rc/LI  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 M lv  
 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% cImOZx
 
B/:
+(|  
C]X:@^Hy  
O?p8Gjf  
5. 增加一个粗糙表面 X jJV  
q+j.
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M-#
OPj*  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 \BRxdK'  
 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。 `5HFRgL`.
 
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=)h<" 2  
qcNu9Ih  
s!lLdR[g  
98c##NV(7|  
qVHXZdGL  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 9EPE.+ns  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 X
2RM*y|  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 S]Y3nI  
MC 8t"SB  
{S9't;%]  
4$5d*7  
6. 对衍射级次效率的影响 ?&ow:OH+  
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粗糙度参数： 7o+JQ&fF;  
 最小特征尺寸：20nm @ij8AGE:  
 总的调制高度：200nm yN'<iTh  
 高度轮廓 fbl8:c)I  
Sckt gp8  
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3SI~?&HU!/  
 效率 qD/GYqvm  
Q3@MRR^tY  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 T<jo@
z1UL  
X@["Jjp  
LTn@OhC  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm  (0wQ [(  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ^R g=*L  
wqB 5KxO  
x4_xl .  
z: ;ZPSn  
 效率 YK=o[nPmK  
N7wKaezE  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 )s#NQ.T[  
T>~D(4r|pS  
粗糙度参数： ;0Vyim)S]  
 最小特征尺寸：40nm x|7
vN E=Q  
 总调制高度：200nm he vM'"|4  
 高度轮廓 Gp l  
NcuZw?  
+i\ +bR  
lc:dKGF6  
 效率 3 L:s5  
vp[;rDsIJ$  
J~e%EjN5e  
4s:S_Dw  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 h/LlH9S:!  
9<" .
1  
&7fwYV  
粗糙度参数： z PW[GkD  
 最小特征尺寸：40nm %8L>|QOX  
 全高度调制：400nm #NvL@bH  
 高度轮廓 F2N)|C<  
!vrduOB  
nEG+TRZ)\  
 效率 ~!Ar`= [  
.uoQ@3  
@)\{u$  
un&Z' .   
&'mq).I2  
 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。 K3;lst>4  
I6.!0.G  
7. 总结 AZHZU
d4  
 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)。 #W]
4aZ1  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Uo~-^w}  
 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。 dF`\ewRFn  
 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。 e@`"V,i  
US.7:S-r"  
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QQ：2987619807 en5sqKqh+