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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。 B@))8.h]  
    dQX6(J j  
    1. 建模任务 uMv,zO5  
    8d{0rqwNE  
    U>SShpmZA  
     一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化 T<>,lQs(a  
     对于该仿真,采用傅里叶模态法。 M0"_^?  
    nW:C/{n2tG  
    2. 建模任务:正弦光栅 =I5>$}q_&,  
    w.o@7|B1N  
    x-z方向(截面视图) # w4-aJ  
    ^ +\dz  
    `RW HN/U  
    光栅参数 {TROoX~H?  
     周期:0.908um MchA{p&Ol  
     高度:1.15um YP<ms  
    (这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次,详见案例341) BOX2O.Pm  
    |-ALklXr  
    3. 建模任务 e%M;?0j  
    d1T!+I  
    Dy&i&5E.-l  
    ]/6z; ~3U  
    3=[mP, pLh  
    VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器,可对光栅衍射效率进行严格的计算。 o/)h"i0P  
    G_JA-@i%  
     利用该分析器,也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 q?:dCFw$x5  
    .Hm>i  
    Jpq~  
    y^ *~B(T{  
    4. 光滑结构的分析 r5/0u(\LB  
    29b9`NXt  
    9FR5Jw>t  
    gJ{)-\  
     计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 6MW{,N  
     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% ajT*/L!0_  
    kTB 0b*V  
    }8z?t:|S  
    D_7,m%Z:  
    5. 增加一个粗糙表面 $PPi5f}HD  
    \)[j_^  
    Or+U@vAnk  
     VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 00y!K m_D  
     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。 ,0sm  
    BO&bmfp7,  
    ^ @5QP$.  
    _H%c;z+  
    6 "sSoj  
    &z3o7rif$  
    ioCsV  
     该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ITBE|b  
     第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 6 gE7e|+  
     第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 BWrxunHO  
    !pW0qX\1n  
    reWot&;  
    X_h}J=33Q  
    6. 对衍射级次效率的影响 %> eiAB_b  
    8<.Oq4ku  
    {\5  
    粗糙度参数: y%T_pTcU  
     最小特征尺寸:20nm ~!L} yw  
     总的调制高度:200nm 0~S^Y1hH  
     高度轮廓 0S~rgq|O  
    niyV8v  
    CTa57R  
    u6agoK|^9  
    Otuf] B^s  
     效率 D@.6>:;il  
    da(<K}  
     粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ^h6tr8yn  
    T8g$uFo  
    @9s$4DS  
     粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm D,feF9  
     总调制高度:400nm 高度轮廓 7:1Lol-V  
    *] X'( /b_  
    ~>|ziHx  
    SJ,v?=S!  
     效率 tD)J*]G  
    e"<OELA  
    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。 GTd,n=  
    77Y/!~kd  
    粗糙度参数: f:} x7_Q  
     最小特征尺寸:40nm ]=BB#  
     总调制高度:200nm z} #JK? u  
     高度轮廓 0H:X3y+  
    hgq;`_;1,  
    ~DwpoeYX  
    1qA;/-Zr<o  
     效率 H:| uw  
    <P_-s*b  
    upmx $H>  
    h376Be{P  
     更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 zb3t IRH  
    75lA%| *X  
    Bzf^ivT3L  
    粗糙度参数: ^cWnF0)j.  
     最小特征尺寸:40nm  ob]w;"  
     全高度调制:400nm R|(a@sL  
     高度轮廓 \FaP|28h  
    ih3n<gXF  
    e0 ecD3  
     效率 '&b+R`g'  
    !N^@4*  
    h?U O&(  
    F+qm[Bc8  
    OyIw>Wfv  
     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。 SpBy3wd  
    LS[]=Mk@1  
    7. 总结 $??I/6  
     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)。 vY3h3o  
     对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Mtx4'WZ  
     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。 c+ie8Q!  
     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。 .xkM.g4{~  
    8ao_i=&x  
    #'}*dy/  
    QQ:2987619807
    | -H& o]  
     
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