[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。 X{xkXg8h  
0*:n<T9  
1. 建模任务 Nkb%4ofKqu  
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''xdz3Z  
1<x5{/CZ  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 `ci  P  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 dh]Hf,OLF  
u@D5SkT  
2. 建模任务：正弦光栅 0e>?!Z E  
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x-z方向(截面视图) GAH<  
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7202N?a {  
光栅参数： b^i$2$9_  
 周期：0.908um Q +hOW-  
 高度：1.15um 9i#,V@  
(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) f(}&8~&  
)+G0m,n  
3. 建模任务 uF%N`e^S  
Q>yj<DR  
49/2E@G4.  
e+Mm!\;`  
L9hL@  
 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。 MeV4s%*O+  
ZyU/ .Uk  
 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。 ([JFX@  
LVP6vs  
4myikeUR_  
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4. 光滑结构的分析 F9w2+z.  
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QncjSaEE  
]Gm&Kn>  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 iw(`7(*  
 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% N+R{&v7=F%  
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5. 增加一个粗糙表面 
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UGOe(JB  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 UT_t]m  
 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。 UWCm:eRQ  
GYT0zMMf  
,^iT,MgNNf  
dg N#"  
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) \cnz  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 UBwYwm0  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 4mGRk)hk:>  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 \>/AF<2"  
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6. 对衍射级次效率的影响 jN+2+P%OL  
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粗糙度参数： ^3&-!<*  
 最小特征尺寸：20nm Df$Yn  
 总的调制高度：200nm dI,H:g  
 高度轮廓 G)5Uiu:^X  
4=ha$3h$  
d/?0xLW  
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 效率 \y/0)NL\  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 /P{'nI  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm F.R0c@&W  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 na/,1iI<  
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(5^SL Y  
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 效率 28,HZaXhc  
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 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。 '^t(=02J  
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粗糙度参数： =~j S  
 最小特征尺寸：40nm ]O
M?e  
 总调制高度：200nm ^W,x  
 高度轮廓 
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 效率 3n TpL#  
^t)alNGos  
I#t#%!InH  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 )RwO2H  
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U~9  
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粗糙度参数： T+<OlXpL  
 最小特征尺寸：40nm ZltY_5l  
 全高度调制：400nm E@ !~q  
 高度轮廓 :sb+jk  
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F|W(_llfM  
 效率 kv/mqKVr  
yNmzRH u  
rexy*Xv`2p  
e/u(Re  
a{8g9a4  
 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}}H3  
7tz#R:  
7. 总结 0f|nI8,z  
 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)。 u'EzYJ7  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 5-X(K 'Q  
 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。 E./Gt.Na  
 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。 ~Aq$GH4  
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