[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。 Q(|@&83].  
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1. 建模任务 *?)MJ@  
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*x36;6~W;  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 |9*Rnm_  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 i3-5~@M  
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2. 建模任务：正弦光栅 g~lv/.CnA+  
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x-z方向(截面视图) }:m#}s  
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光栅参数： 0.MB;gm:  
 周期：0.908um -(vHy/Hz.  
 高度：1.15um P,v7twc0M  
(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) 7e_4sxg'(3  
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3. 建模任务 D8A+`W?  
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d$ouH%^cGu  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 UZdnsG7  
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 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 \!ZA#7  
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4. 光滑结构的分析 O,$*`RZpx  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 r=j?0k '}]  
 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% gS(3m_  
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5. 增加一个粗糙表面 |d0X1
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 *|&Y ,H?  
 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。 fTxd8an{  
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E:`_P+2p  
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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)。 Tzd#!Lvm:,  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 *`a$6F7m
4  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 0fc;H}B*  
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6. 对衍射级次效率的影响 JMAdsg/  
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粗糙度参数： :k9T`Aa]  
 最小特征尺寸：20nm
l!1_~!{y  
 总的调制高度：200nm `.@udfog^0  
 高度轮廓 le:}MM  
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Mg >%EH/'  
 效率 4(8c L?J`0  
?;#Q3Y+  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 VjM/'V5  
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~,,r\Y+  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm <v1H1'gv  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 o0WwlmB5  
rL<N:@
HL  
(~Z&U  
olv&K(-ccI  
 效率 0 Rb3|te  
}a OBQsnO  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 H~*N:$C  
M|nLD+d~8  
粗糙度参数： X$xf@|<a  
 最小特征尺寸：40nm o^@#pU <  
 总调制高度：200nm pZ Uy (  
 高度轮廓 #ChTel  
IFW(nB(  
X$<pt,}%  
PY|zN|  
 效率 ll}_EUF|  
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FOD'&Yb&  
^5Y<evjm  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 J"#6m&R_q  
'*[7O2\%/  
WiH8j$;xu  
粗糙度参数： A}!
A*z<9  
 最小特征尺寸：40nm SN|!FW.*:  
 全高度调制：400nm 6l,6k~Z9  
 高度轮廓 h0-.9ym  
Wrbv<8}%c  
/1TK+E$  
 效率 iwIn3R,  
*/~|IbZ`o  

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 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。 xqdkc^b  
A46dtFD{  
7. 总结 g3s5ra[
 
 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)。 Q?hf2iw  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 bv41et+Kb  
 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。 =H: N!!:  
 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。 k %{q q v  
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