[技术]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。 Bh()?{q  
fs8C ^Ik>~  
1. 建模任务 @4P_Yfn  
a#+;BH1  
@[j%V ynf  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 j`_tb
 
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 DN|+d{^lN  
Nd**":i$  
2. 建模任务：正弦光栅 ``Rg0o  
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x-z方向(截面视图) d@{#F"o  
r-&* `Jh  
a0hgF_O1  
光栅参数： P7;q^jlB  
 周期：0.908um kvam`8SeL  
 高度：1.15um ,~XAV ;+  
(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) PH=O>a`a_O  
c)SQ@B@q  
3. 建模任务 OQ4rJ#b  
2Kw i4R  
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phy:G
}F6%  
 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#+Sf.  
$A>]lLo0  
 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。 HUx-8<ws  
&}VVr
  
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D]p!  
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4. 光滑结构的分析 ^aY,Wq  
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a-9sc6@  
K#]FUUnj=  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 %wIb@km  
 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% hu:x,;`9H  
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C40W@*6S2  
m<|fdS'@  
5. 增加一个粗糙表面 ^PowL:  
3q`Uq`t4mR  
3s_$.  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 H@`lM~T[  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 )D ':bWP  
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i [6oqZ  
@0iXqM#jH  
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Lg+cHaA  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 (sEZNo5n  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 5hp)Z7  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 +$B#] ,  
9HD5A$  
+aRHMH
 
tdnd~WSR  
6. 对衍射级次效率的影响 =[`gfw  
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粗糙度参数： :bz;_DZP  
 最小特征尺寸：20nm }*56DX  
 总的调制高度：200nm ~0Mw\p%}  
 高度轮廓 64f6D"."
 
T_~xDQ`v  
P.O/ZW>g  
N-}|!pqb  
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 效率 zA@w[.  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Ir3|PehB  
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| @p  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Px?0)^"2  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 B-tLRLWn   
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G3de<?K.[V  
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 效率 c.h_&~0qf  
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 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。 pcPRkYT[M  
$>=w<=r|;  
粗糙度参数：  A}n7A   
 最小特征尺寸：40nm Y,d|b V*FH  
 总调制高度：200nm o.>Yj)U  
 高度轮廓 PsI{y&.  
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'd9cCQ}  
(.~'\@  
 效率 |@*   
mv1|oFVW  
F1&7m )f$l  
(eO_]<wmky  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 V-zF'KI[  
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EtA,ow  
粗糙度参数： gEnc;q
b  
 最小特征尺寸：40nm n|!O .+\b  
 全高度调制：400nm ^%Fn|U\u  
 高度轮廓 Fo&ecWhw  
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KPV0H  
R!7a;J}  
 效率 ^uIKwql  
t)b /c:ql  
N"/be  
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<F+9#-  
 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。 k1M?6TW&  
[`=:uUf3  
7. 总结 2T}FX4'  
 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)。 Z n]e2  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 a|@1RH>7H  
 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。 WvHy}1W  
 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。 dV+GWJNNE  

经典，学下。。。，，