[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。 9#L0Q%,*  
E8j>Toz  
1. 建模任务 42kr&UY&  
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:t+XW`eQR:  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 8%q:lI  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 i;>Yx#  
4Ynv=G Qz  
2. 建模任务：正弦光栅 :^]rjy/|+  
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x-z方向(截面视图) -}Vnr\
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w}nc^6qH  
光栅参数： ~{lSc/SP|  
 周期：0.908um KfD=3h=  
 高度：1.15um &g%9$*gmT  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) -,+zA.{+W  
hF|N81T  
3. 建模任务 da<B6!  
_{0'3tI7  
706-
QE^  
mDZ/Kp{  
}wZ9#Ll  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 .&fG_(6|  
I~ Q2jg2  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ([\mnL<FC  
k'Is]=3  
^ z!g3  
3VNYDY`>  
4. 光滑结构的分析 x{y}pH"H  
.)J7 \z8m  
:98<dQIG  
2H+!78  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 &/o4R:i  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% J?9K|4 )  
Yl}'hRp  
>G`Uc&=  
IqEE.XhaK  
5. 增加一个粗糙表面 UqHk
2h-  
v;_m1UpuW  
S~L;oX?(!  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 nX 4WlH  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 o%Ubn*  
`b.KMOn  
oN3DM;  
qaE>])  
/Mq9~oC  
02+ k,xFb  
=zaf{0c  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
/qf(5Bm  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 \piB*"ln  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 {yj8LxX^  
)T2V<3l  
:@x_& b  
haTmfh_|  
6. 对衍射级次效率的影响 5D9n>K4|  
{nQ?+o3  
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粗糙度参数： NJ%>|`FEi7  
 最小特征尺寸：20nm /?(\6Z_A  
 总的调制高度：200nm R9+0ZoS  
 高度轮廓 )I&,kH)+  
HRP  
9x4%M&<Z9a  
 DT2uUf  
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 效率 0Wd2Z-I  
goa@e  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 LpV2XL$p>#  
([g[\c,H  
ZwzN=03T  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm r^g"%nq9/  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 U!y GZEU"[  
4fR}+[~2  
{e35O(Y  
?**9hu\BG  
 效率 ./7*<W:  
.<fn+]  
 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。 W%&gvZre.  
p+.xye U(  
粗糙度参数： ScCp88KpFI  
 最小特征尺寸：40nm Qq7%{`<}  
 总调制高度：200nm ;#)vw;XR  
 高度轮廓 ":I@>t{H*  
s@$SM,tnn  
V7S[rI<<r  
FN+x<VXo(  
 效率 uge~*S  
w%2|Po5  
)/:j$aq  
4{v?<x8  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 1#w'<}h#U  
ow<z @^ 3'  
Jc=~BT_G  
粗糙度参数： O)FkpZc@9c  
 最小特征尺寸：40nm f,(@K%  
 全高度调制：400nm C CDO8  
 高度轮廓 .Ce0yAl~  
SuJa?VU1w  
y 1I(^<qO=  
 效率 AqZ()p*z  

A[hvT\X  
'pa8h L  
V\m51H1mqo  
FgnS+c3W(  
 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。 i6-&$<  
G<m6Sf  
7. 总结 (?vKe5  
 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)。 0l'"idra  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 qKjUp"  
 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。 8mnzxtk  
 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。 zI&).  

经典，学下。。。，，