[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。 O[J+dWyp  
v\T1,Z@N^  
1. 建模任务 AZP>\Dq  
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RB@gSHOc?  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ~|jy$*m4A  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 f\_Q+!^  

U/lra&P  
2. 建模任务：正弦光栅 "K=)J'/n  
`t"Kq+  
x-z方向(截面视图) lY,1 w
 
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u01^ABn  
光栅参数： !I  P*  
 周期：0.908um `qEm5+`  
 高度：1.15um )W#g@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) J@-9{<
  
TuR?r`P%  
3. 建模任务 ^W*)3;5  
3hjwwLKG$  
4IpFT;`q  
{x$#5PW  
f4^_FK&  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 y$W3\`2q  
b .@dUuKz-  
 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。 l0o_C#"<S  
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a_j#l(] 9  
M#,+p8  
4. 光滑结构的分析
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!I$RE?7eY  
RGOwm~a  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 T!$HVHh&,}  
 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% $^GnY7$!>  
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o*8 pM`uw  
5. 增加一个粗糙表面 l0)6[yXK  
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)f|6=x4  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 `_kRvpi  
 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。 Q4 S8NqE  
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o$;x[US  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ".=EAXVU  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 <ZEll[0L  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 1NJ|%+I  
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+n  
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+!l3O  
6. 对衍射级次效率的影响 J(GLPCO$K  

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粗糙度参数： B(U`Zd  
 最小特征尺寸：20nm s:{%1/  
 总的调制高度：200nm chbs9y0  
 高度轮廓 Vy VC#AK,  
N\$6R-L  
n9yxZu   
Qw+">  
^TGHWCK!t  
 效率 7085&\9  
XhiC'.B_  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 a;sZNUSn  
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H?m2|.  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm #,Y}  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Z^'; xn  
mdd~B2"el  
Et(prmH  
GupKM%kM  
 效率 s.U p<Rw  
53c6dl  
 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。 xnTky1zq  
(~~=<0S  
粗糙度参数： D+U^ pl-  
 最小特征尺寸：40nm /[p4. FL  
 总调制高度：200nm R?(j#bk  
 高度轮廓 ROS0Q9X  
S/4kfsN  
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?$?Ni)Z  
 效率 9M6&+1XE  
+hfl.OBy  
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/#a$4 }2L  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 1~+w7Ar=(  
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+$%o#~  
粗糙度参数： ~HELMS~-  
 最小特征尺寸：40nm NH{0KZ R  
 全高度调制：400nm #q\C"N5ip  
 高度轮廓 /q=<OEC  
76 y}1aa  
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 效率 Zffzyh  
N-^\e)ln  
[P^ .=F  
UW\.!TV  
!Ed';yfz\(  
 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。 nF)|oA   
=4?m>v,re  
7. 总结 1e}wDMU(  
 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)。 hp)3@&T  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Ef#%4ky  
 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。 $Q62 7  
 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。 xC|7"N^/  
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