[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。 Vn1kC  
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1. 建模任务 AO;`k]0e  
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TQK>w'L  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 3y>
.1  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 xkl'Y*  
+3vK=d_Va  
2. 建模任务：正弦光栅 Ig1cf9 :  
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x-z方向(截面视图) BZ1@?3  
xk86?2b{)  
2uw%0r3Vi6  
光栅参数： @{.rDz
 
 周期：0.908um BW:&AP@B  
 高度：1.15um \~xsBPX+x  
(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) xXZ$#z\Z,  
[w~teX0!  
3. 建模任务 uW4G!Kw28  
HhNH"b&  
qsFA~{o.  
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^`YSl*:  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 Q"
VFcp:  
xN2M|E]  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 X=(8t2  
F$ Us! NN  
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DcoTa-~  
4. 光滑结构的分析 H1|X0a(j  
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a(  
Mim 9C]h(  
Du$kDCU  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 gU>Y  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ]G&?e9OA  
4_PMl6qo  
N&S:=x:$S  
/lttJJDU  
5. 增加一个粗糙表面 (0D0G-r:  
S~YrXQ{_>-  
 ceVej'  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 &Z=}
H0y q  
 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。 XnWr~h{b  
DXKk1u?Tq  
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f1kr pR  
Ca+d ?IS  
6$SsdT|8B  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 &#.XLe\y  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 w \0=L=J  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 nImRU.;P  
.eZ4?|at.F  
k6[t$|lMy  
jSVb5P  
6. 对衍射级次效率的影响 D6bCC; h=  
2c0eh-Gf  
d^]wqnpf  
粗糙度参数： /J{P8=x}_:  
 最小特征尺寸：20nm 1P8$z:|~  
 总的调制高度：200nm }kL%l  
 高度轮廓 9AB~*;U  
ixiRFBUcF~  
t47 f$gq  
]}>GUXe)^  
v.r$]O  
 效率 ?{_dW
=AQ1  
\jq1F9,  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 -Rjn<bTIy  
zRvYN  
e"^1- U\  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm + 6r@HK`,t  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 B+zq!+ HJ  
6EX:qp^`  
!nuXK  
+|#sF,,X4g  
 效率 1Lj\"+.  
Ta/G  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 &lI.N~Ao  
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24l&}  
粗糙度参数： q;kMeE*  
 最小特征尺寸：40nm h3@mN\=h'  
 总调制高度：200nm (CZRX9TT1  
 高度轮廓 -fUz$Df/R  
6mRvuJ%  
`;cKN)Xk  
=N7N=xY  
 效率 X$JKEW;0BP  
"]MF =-v  
K3 ]hUe#  
& NOKrN~HX  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 iy$]9Wf6=@  
/#>?wy<s~  
X*S|aNaLWW  
粗糙度参数： !7%L%~z^  
 最小特征尺寸：40nm qY14LdC}~  
 全高度调制：400nm hCr7%`  
 高度轮廓 [gv2fqpP  
OkzfQ hC}  
|:H[Y"$1;  
 效率 |&RdOjw$u  
{Qw,L;R  
(x.K%QC)  
NO* 1km[#  
Lk3@Eu)  
 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。 /}M@ @W  
P?TFX.p7
 
7. 总结 sF|<m)Kt{W  
 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)。 EWqKd/  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 IK%j+UB  
 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。 O^:Rm=,$  
 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。 H,H'bd/  

经典，学下。。。，，