[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。 :uhU<H<,f  
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1. 建模任务 aty"6~  
ylm*a74-X  
.kpL?_  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 tpe:]T/xh  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 PW(4-H  
pvL)BD  
2. 建模任务：正弦光栅 f49pIcAq  
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x-z方向(截面视图) 0$)CWah  
2E~WcB  
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ppiu$  
光栅参数：
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 周期：0.908um pME17 af  
 高度：1.15um tL0<xGI5^  
(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/TDW  
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F  
3. 建模任务 lej-,HX  
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; MU8@?yN  
*`~ woF  
 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。 V1Yab#  
z%xWP&3%"  
 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。 ~WH4D+  
oRl~x^[%[-  
t']d_Vcza  
h2kba6rwk  
4. 光滑结构的分析  8bQ\7jb  
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GT$.#};u  
H;('h#=cD  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 USgZ%x
k2  
 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% z~[:@mGl  
W;~ f865  
(,Zy2wr=  
Y~ j.Kt  
5. 增加一个粗糙表面 Hc?8Q\O:  
C:S*juK  
tHF-OarUO  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 =l6aSr   
 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。 }j=UO*|  
12 y=Eh  
${(v Er#}k  
#-76E  
^PwZP;On  
,;3#}OGg  
a?Q\nu1  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 }xZR`xP(  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 DK' ? '  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 `SDpOqfIrP  
1'.SHY|  
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HR4`c  
_5<d'fBd  
6. 对衍射级次效率的影响 $~x#Q?-y  
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sb8%!>C  
粗糙度参数： ?HD(EGdx  
 最小特征尺寸：20nm 6
T-h("t  
 总的调制高度：200nm m|K"I3W$  
 高度轮廓 xBba&A]=  
,1xX`:  
JQ5E;8J>  
i.QS(gM  
EPEy60Rx5  
 效率 6"3-8orj  
}XmrfegF  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 2o8:[3C5  
9;W2zcN  
@zu IR0Gr)  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm tX'`4!{@+  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 @#HB6B  
;Fo%R$y  
"LwLTPC2  
xIt'o(jQH  
 效率 O}#Ic$38  
b/#SkxW#S  
 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。 ;Dh\2! sr  
.>QzM>zO  
粗糙度参数： #}M\ J0QG  
 最小特征尺寸：40nm j-~x==c-;  
 总调制高度：200nm =sm<B^yj  
 高度轮廓 x*`S>_j27=  
g`7C1&U*T  
dh9Qo4-{  
}I}/e v  
 效率 I{bDa'rX  

$,Eb(
j  
^$FNu~|K  
0H$6_YX4A  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 7Shau%2C  
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7pllzy  
粗糙度参数： bEQy5AX  
 最小特征尺寸：40nm <bSG|VqnH  
 全高度调制：400nm jF$bCbAUce  
 高度轮廓
DB~3(r?K  
^"dVz.  
lF*}l  
 效率 K20,aWBq;3  
%*}h{n  
uBp,_V?  
RGu`Jk  
HbI'n,+  
 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。 saRYd{%+  
/b1+ ^|_  
7. 总结 us5<18M5  
 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)。 Ie<H4G5Vh  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 V),wDyi  
 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。 GyC/39<P  
 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。
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