[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。 Td G!&:>  
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1. 建模任务
PB#fP_0C  
6(G?MW.  
Zf'TJ`S  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 sVJ!FC  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 B<~ NS)w  
hi0R.V&  
2. 建模任务：正弦光栅 m< 3Ao^I+  
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x-z方向(截面视图) 7vABq(  
|7X:TfJ  
(rkU)Q  
光栅参数： ,:??P1  
 周期：0.908um LxpuhvIO  
 高度：1.15um ]79:yMD~ba  
(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) #*TEq
 
g_G6~-.9I  
3. 建模任务 oiX+l5`pz  
oI.G-ChP  
tUgEeh6  
(y M^  
O9g{+e`  
 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。 $ZNu+tn Y  
5!EJxP9  
 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。 s%2v3eb  
e0J6Ae4V[  
kI:}| _  
%/YcL6o(  
4. 光滑结构的分析 bks/`rIA  
KyzFnVH3)  
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x&%
~6j  
1P(|[W1  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ] Puy!Q  
 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% ({NAMc*  
04*6(L)h*  
X+~ XJ  
_>v<(7  
5. 增加一个粗糙表面 vmLxkjUm#  
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@"o@}9=d  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 x3u4v~ "-  
 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。 l2&`J_"  
SL,p36N  
h68]=KyK  
V=lfl1Ev0J  
5*0y7K/D  
a\%xB >LX  
IXb}AxBf  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 )x]3Zq  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 8Th` ]tI  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 !H2QjW  
{O+Kw<d  
 y2+p1  
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6. 对衍射级次效率的影响 TARXx>  
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?X5]i#j[  
粗糙度参数： 06Gt&_Q  
 最小特征尺寸：20nm !o>H1#2l  
 总的调制高度：200nm >y}M.Mm  
 高度轮廓 f}L*uw  
(E,Yo  
_
z;q9&J)  
VL[kJi   
ru`U'  
 效率 3mSXWl^?  
3( ]M{4j  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 de]zT^&C  
YhRWz=l  
P1zdK0TM  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )NO<s0?&  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 I"1;|`L~:  
q|%(3,)ig  
cS.-7  
>5wx+n)/)  
 效率 6&
!&\  
n3lE,b  
 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。 IQ!\w-  

`juLQH  
粗糙度参数： }'OHE(s
  
 最小特征尺寸：40nm +`sv91c  
 总调制高度：200nm < Z|Ep1W  
 高度轮廓 ^T.E+2=>z  
{,cCEXag%  
0I{
gJSK.,  
E0/mSm"(T  
 效率 )9S>ZZF  
@vMA=v7a  
1.D-FPK  
Q`#4W3-,  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 \j2;4O?`  
'&99?s`u  
[I:KpAd/  
粗糙度参数： 7?v#'Ies  
 最小特征尺寸：40nm A!vCb 8(TX  
 全高度调制：400nm a,Gx
m!  
 高度轮廓 JxjI]SF02  
dDDGM:]  
{u[V{XIUh  
 效率 W- $a Y2  
Jd,)a#<j  
@h?shW=^  
3M0+
"l(X  
~Z ~v  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 j$da8] !  
4gSH(*}  
7. 总结 a{[+<8=@1  
 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)。 0Y
]0!}  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 L&-hXGx=7  
 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。 ?4CNkk=v  
 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。 WS2osBc  

经典，学下。。。，，