[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。 l|/h4BJ'  
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Z#k  
1. 建模任务 Nh^T,nv*l  
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hJ (Q^Z  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 N&]v\MjI62  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 kn
^RS1m  
rh5R kiF~  
2. 建模任务：正弦光栅 E5~HH($b  
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x-z方向(截面视图) 'nz;|6uC  
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(CJiCtAsl`  
光栅参数： X
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 周期：0.908um %g5TU 6WP  
 高度：1.15um v~H1Il_+  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) O#7ONQfBO  
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3. 建模任务 [ >O4hifq  
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3l_Ko%qS  
5Q#;4  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 x%pC.0%  
OL4I}^*,  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 +dX1`%RR[  
ZR.1SA0x?O  
Sf);j0G,D  
jL(=<R(~y  
4. 光滑结构的分析 |NJe4lw+?  
SpPG  
>@KQ )p' `  
*Z>Yv37P  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 1+~JGY#   
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% bY|%ois4  
WPygmti}Be  
M$DJ$G|Z  
T]Gxf"mK  
5. 增加一个粗糙表面 XSyCT0f08  
9uV/G7Geq  
Tf7$PSupP  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 %Koc^ pb)  
 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。 ,],"tzKtE  
J~eY,n.6]  
o,[~7N  
w$n\`rQ  
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SweaERl  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
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 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 5!$m3j_,]?  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 /+l3 BeL  
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6. 对衍射级次效率的影响 @[u!  
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粗糙度参数： #DApdD9M  
 最小特征尺寸：20nm o90SXa&l/  
 总的调制高度：200nm E{kh)-  
 高度轮廓 0@d)DLM?  
!`q*{Ojx  
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A`Q'I$fj  
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 效率
Q}FDu,  
Zq=t&$*  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 LI_>fuv"8  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm "'h?O*V]u{  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 4J0{$Xuu0  
J;h4)w~9H3  
z"*X/T  
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 效率 LWHP31{R  
nkTH#WTfR  
 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。 4b=hFwr[?  
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粗糙度参数： Hy5_iYP5  
 最小特征尺寸：40nm {[G2{ijRz  
 总调制高度：200nm _ vVw2HH  
 高度轮廓 0Ge*\Q  
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 效率 wH=  
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vl*CU"4  
!Rk1q&U5  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 -QjdL9\[c7  
aSd$;t~  
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粗糙度参数： Yh_H$uW  
 最小特征尺寸：40nm l%\3'N]  
 全高度调制：400nm Cj%SW <v|  
 高度轮廓 GHj1G,L@\  
o6sL~*hQ  
9C}Ie$\  
 效率 \]GO*]CaV  
\kcJF'JFA0  
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8^M5k%P
 

$'e;ScH  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 }Uki)3(  
/Y5I0Ko Uw  
7. 总结 'E
U{%\qM  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 c_c]0Tm  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;'l Hw]}O*  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 %<$CH],%  
 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。 %41dVnWB^4  
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