[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。 9J't[( u|u  
7R% PVgS4x  
1. 建模任务 1)nM#@%](h  
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n3-GnVC][  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 :..E:HdYO  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 [J[ysW})W  
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XC~
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2. 建模任务：正弦光栅 !xJLeQFJI]  
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x-z方向(截面视图) BZnp #}f  
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光栅参数： 8=!rnJCav  
 周期：0.908um ][T9IAn  
 高度：1.15um "RR./e)h  
(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) VyBJIzs0  
v)v{QNQp^  
3. 建模任务 ]DL> .<]d  
%Hh &u .  
s~IA},F,\  
3\+[38 _  
x _YV{  
 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。 =B,_d0Id  
]e#,\})Br  
 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。 W}<M?b4tP  
@5dBb+0J  
^HOwN<}`#  
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4. 光滑结构的分析 c DEe?WS  
Y;%R/OyWY  
||"":K  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 qx#ghcU  
 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% pXh^M{.  
KY(l<pm  
=_H*fhXS  
p0:&7,+a,  
5. 增加一个粗糙表面 8gu7f;H/k  
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Kr+Bty  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Xbsj:Ko]]U  
 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。 }X W#?l  
I_Mqh4];  
Nsy9 h}+A  
F~uA-g  
d/-]y:`f`  
Rp4BU"&sU  
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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)。 5D02%U2N)G  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 >> 8KL`l  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 C>(
M+qXL+  
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Y;I(6`,Y  
KH6n3\=  
6. 对衍射级次效率的影响 yU&g|MV_  
QeOt;{_|  
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粗糙度参数： OB? 79l  
 最小特征尺寸：20nm "l2N_xX;  
 总的调制高度：200nm yI)RGOV  
 高度轮廓 '=G<)z@k  
3!L<=X  
xr7<(:d  
kosJ]q'U  
;H#R{uR_<  
 效率 /EAQ.vxI  
AQBx k[  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 b3HTCO-,fC  
#.t$A9'  
G4`sRaT.  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm YaE['a  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 <xh'@592  
+ 1%^c(3  
Zv7$epDUz  
6;=wuoJi  
 效率 ^{]sD}Q"  
~6kA<(x  
 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。 ~Sem_U`G  
{CyPcD'$s  
粗糙度参数： KL_}:O68  
 最小特征尺寸：40nm .^+$w$  
 总调制高度：200nm f`";
Q/
rG  
 高度轮廓 !v;_@iW3e  
D@vvy6
>~s  
W;@ae,^  
j!8+|eAkk  
 效率 s$y#Ufz  
Cot\i\]jv  
"l;8 O2;g  
kp>Z/kt  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 oX]1>#5UMg  
OU3+SYM  
r`"#c7)  
粗糙度参数： M{k
h=b)V  
 最小特征尺寸：40nm MldL"*HW:  
 全高度调制：400nm &^D@(m7>{K  
 高度轮廓 Ol5xyj  
dGW7,B~  
%+W >+xRb  
 效率 Z1lF[d,f;  
JY8"TQ$x  
WMl^XZO  
]SR`96vG  
4g^+y.,r_f  
 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。 tNf" X!  
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7. 总结 ]M"'qC3g  
 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)。 4W-+k  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 T[=cKYp8\  
 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。 c89vx 9  
 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。 y8n1IZ*#SZ  

经典，学下。。。，，