[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。 m/l#hp+  
qv|geBW  
1. 建模任务 X=]FVHV;  
n|5+HE4@  
`[x`#irD  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 f%ude@E3  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 8+m;zvDSU  
_hlLM,p  
2. 建模任务：正弦光栅 GQ~wx1jj1  
a&b75.-  
x-z方向(截面视图) _r0[ z  
y\7 -!  
t~m >\(&  
光栅参数： ]
H8,}  
 周期：0.908um )Cl!,m)~  
 高度：1.15um U6V+jD}L]  
(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) A}KRXkB  
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3. 建模任务 ~_^#/BnAl  
Tvf%'%h1  
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 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。 7u/_3x1  
B[k {u#Kp  
 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。 8$</HNu,  
mZLrU<)Y  
rMkoE7n  
Bu4J8eLx  
4. 光滑结构的分析 8z\v|-%Z  

]A)`I  
9AQMB1D*v4  
8nn%wps  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 c zTr_>
  
 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% U_!Wg|  
W8hf  Qpw  
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5. 增加一个粗糙表面 d
$~q  
,n&@O,XGy  
FJ]BB4 K  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 _ZUtQ49  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 Qu4Bd|`(k  
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!Cse,6/Z  
yu8xTh$:  
I75>$"$<  
.ET@J`"M  
LRNgpjE}  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 n^Co  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 <)01]lKH  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 {s^vAD<~x3  
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sp%EA=: E  
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6. 对衍射级次效率的影响 C>\0 "}iD  
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r)S tp`p  
粗糙度参数： I9J
iH,+  
 最小特征尺寸：20nm |8,|>EyqK  
 总的调制高度：200nm ~dkN`
1$v  
 高度轮廓 R%7* )3$&r  
D vG9(Eh  
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!*Hgl\t6a  
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 效率 2flgfB}2k  
}O=QXIF5  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 [QC<u1/"K  
5\hJ&  
>(N0''eM]  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm /F#_~9JXG  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 cBxBIC  

/W4F(3oM  
pv/LTv  
X~ca8!Dq  
 效率 <G d?,}\  
Ln~Z_!  
 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。 $nX4!X  
!nX}\lw  
粗糙度参数： i7@qfe$fR  
 最小特征尺寸：40nm tG1,AkyZ  
 总调制高度：200nm 8^/V2;~^,>  
 高度轮廓 "'38
9*-  
aI8k:FK"  
-p|JJx?r  
/`d|W$vN  
 效率 kVu8/*Q  
rLt`=bl&&U  
-Fi{[%&u  
6O|B'?]Pf  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 CHeU`!:  
vkFfHzR$  
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粗糙度参数： !uIT5D  
 最小特征尺寸：40nm N =k}"2_=  
 全高度调制：400nm .QwwGm  
 高度轮廓 8#NI`s*  
[(%6]L}  
r&^LSTU0!  
 效率 N#C"@,}Y  
p#-;u1-B  
bf~gWzA  
Z_%9LxZlyj  
+kh#J
q.  
 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。 <:v2N/i  
F%Te0l  
7. 总结 v=-8} S  
 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:m`  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 a[Q\8<  
 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。 `R}q&|o7<  
 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。 e|ChCvk  

经典，学下。。。，，