[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。 IvW%n(a8^  
,KM-DCwcG  
1. 建模任务 P|:*OM p  
Aqc Cb[1r  
GT -(r+u  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 qIO<\Yl  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 hI&ugdf  
n$jOk |W  
2. 建模任务：正弦光栅 zK*zT$<l  
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x-z方向(截面视图) r87)?-B  
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G>3]A5  
光栅参数： >z(AQ  
 周期：0.908um )]\?Yyg]  
 高度：1.15um =p1aF/1$I  
(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) # 1S*}Q<k  
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3. 建模任务 w2 L'j9  
0:,8Ce  
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jJX-S  
GaD]qeS-K  
 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。 JTK0#+?  
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 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。 [RZ}9`V  
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500qg({2]  
4. 光滑结构的分析 i8]2y  
&_DRrp0CN  
Rk1B \L|M  
;yc|=I^  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 l7.W2mg
 
 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% @V9qbr=Z  
Ab"mX0n  
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5. 增加一个粗糙表面 P3due|4M  
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C< :F<[H  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 UUzu`>upB  
 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。 z3RlD"F1  
np>RxiB^  
Ar+<n 2;[  
HjX!a29Wf  
)2U#<v^
 

2'R&K  
97$1na3gq  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 cY}Nr#%s@U  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 :6,qp?/  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 \Oku<5  
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Ik92='Z  
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6. 对衍射级次效率的影响 ?z:Xdx\l  
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^'g1? F$_  
粗糙度参数： pB3dx#l  
 最小特征尺寸：20nm 1I'ep\`"X  
 总的调制高度：200nm 2n9E:tc  
 高度轮廓 m[@7!.0=  
[7QIpt+FSo  
D]I]I!2c  
rA*"22v=  
lL*k!lNs  
 效率 B{D!5{t  
F-=W7 D:[c  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 _]W }6?i  
B!Ss 35<  
..ig jc#UF  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm %H-(-v^T*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ~(TS>ck@  
bdn{Y  
?0UzmJV?8  
QE:%uT  
 效率 Cq7EdK;x  
>5i(U_`l  
 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。 ]-6=+\]   
zuWfR&U|W  
粗糙度参数： $X.X_  
 最小特征尺寸：40nm E57J).x-BP  
 总调制高度：200nm _&/FO{F@m  
 高度轮廓 Ib)>M`J
 
MTKd:.J6  
k$V.hG|6M  
Wr\rruH6  
 效率 #&Zb8HAj  
P|"U  
T~nmEap  
9d7$Fz#  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^#H%LLt  
w$JG:y#  
sW#}QYd  
粗糙度参数： J!Kk7!^|  
 最小特征尺寸：40nm k^|P8v+"D  
 全高度调制：400nm I2@pkVv3z  
 高度轮廓 NqsIMCl  
/4\!zPPj.  
?i.]|#{Z  
 效率 "z `&xB  
QR!8n  
$K)9(DD  
C~4$A/&(  
G22=8V  
 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。 rYnjQr2a  
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7. 总结 J%?
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 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)。 >?b9Xh  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 0Hz*L,Bh4  
 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。 H];QDix?  
 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。 [u_-x3`  

经典，学下。。。，，