[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。 s6o>m*{  
BGr.yEy  
1. 建模任务 IcIOC8WC  
]B=C|usJ  
+}Av-47`h  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ~ 7)A"t  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 HMY@F_qY`u  
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2. 建模任务：正弦光栅 8q)=  
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x-z方向(截面视图) TEsnNi 1  
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光栅参数： 8j1ekv  
 周期：0.908um (5^ZlOk3  
 高度：1.15um u-"
c0@  
(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) 2u?zO7W)-L  
h.K
(P+h  
3. 建模任务 FEz>[#eOX  
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Q:6VYONN  
eo^/c+FG  
OlD`uA  
 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。 /XS&d%y  
&Np9kIMCB  
 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。 `Pc3?~>0HH  
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4. 光滑结构的分析 n
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H(Ms^8Vs~:  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Eaad,VBtU  
 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% Fl>]&x*~  
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5. 增加一个粗糙表面 3]JZu9#  
3kmeD".  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 VF0dE  
 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。 !p 8psi0  
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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)。 ?a/n<V '  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 &~5=K  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 8(X0 :  
K^%-NyV  
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6. 对衍射级次效率的影响 >Cd9fJ&0gP  
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粗糙度参数： Uedvc5><t  
 最小特征尺寸：20nm oUW<4l  
 总的调制高度：200nm 7y*ZXT]f  
 高度轮廓 [~Hg}-c  
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G_f  
L*]E`Xxd9  
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 效率 :Eh'(  
Fm j=  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 BH:  
K}I0o!(#  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm CdhSp$>  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 }WP-W  
T<jfAE  

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WO%h"'iJ  
 效率 !eD+GDgE]  
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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'rjh"C&|  
Q2~5"  
粗糙度参数： ?=
|kC*$/G  
 最小特征尺寸：40nm <lFY7'aY  
 总调制高度：200nm dhR(_  
 高度轮廓 f?0s &Xo  
O<,r
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~y\:iL//E  
A1JzW)B  
 效率 v}il(w;O  
EZ% .M*?  
y' tRANxQ  
N <pbO#e  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 S
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&+c.S  
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粗糙度参数： %RFYm  
 最小特征尺寸：40nm yU`:IMz  
 全高度调制：400nm {$TZ}z"DA  
 高度轮廓 WV_`1hZX  
~ v1W  
?6:cNdN  
 效率 8gpBz'/,  
Hcl"T1N*  
.98.G4J>  
0^\/ERK  
 1KJZWZy  
 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。 H'Iq~Ft1  
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7. 总结 5^|"_Q#:
 
 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?6yke  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 b{HhS6<K?  
 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。 jT"r$""1d  
 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。 @W [{2d  
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