[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。 { nV zN(  
V#~.Jg7  
1. 建模任务 L`#+ZLo  
dd$N4&  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 W)#`4a^xj7  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 >4\xcL  
H@zk8]_P  
2. 建模任务：正弦光栅 qEAF!iB]L  
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x-z方向(截面视图) (Ka#6   
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ff#-USK^R  
光栅参数： {OOt+U!  
 周期：0.908um (yP55PC O$  
 高度：1.15um @I&"P:E0F;  
(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) +[ItkfSod!  
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3. 建模任务 wL
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qo@dFKy  
MjpJAV/84  
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$ZS9CkN  
 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。 v\Ljm,+  
0REWbcxd"  
 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。 f2wW2]Fg  
aW"!bAdx`,  
'T[zh#v>S  
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}  
4. 光滑结构的分析 mV,R0olF  
o(P:f)B  
@m V C  
h6*`V  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 j;)6uia*A  
 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% >|?T|  
{n]sRz  
Q(UGwd1  
`dP+5u!  
5. 增加一个粗糙表面 Z
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CWp1)%0=  
&>e DCs  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ^{:jY, ?]  
 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。 Jdn*?hc+  
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>|)0Amt  
%z~U@Mka  
h '[vB^  
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bZ.N7X PH  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 sg{D
?zl  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 au|^V
^m  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 \'Ta8  
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6. 对衍射级次效率的影响 Y/H^*1  
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粗糙度参数： wy{>gvqK  
 最小特征尺寸：20nm  7E`(8i  
 总的调制高度：200nm :(>9u.>l?5  
 高度轮廓 B#"|5  
iIaT1i4t.  
{X<4wxeTo  
( 'n8=J  

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 效率 q9Sz7_K  
A&c@8  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 cTd;p>:>m  
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K':Fn2,  
]"Y%M'  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Eqbe$o`dd  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 H'{?aaK|t  
iN_D8dI  
XcMJ
D(!  
9xn23*Fo  
 效率 Xexe{h4t_>  
6@q[tN7_^  
 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。 QZ3(u<f  
.^lbLN^2  
粗糙度参数： 3;MjO*-  
 最小特征尺寸：40nm rA1r
#ksQ  
 总调制高度：200nm $[iT~B$  
 高度轮廓 ny(GTKoUz  
g'ZMV6b?K  
/;&+< }
 
;Q=GJ5`B  
 效率 b/B`&CIA0"  
[OZ=iz.  
s S5fd)x  
96pk[5lj{?  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 B>Cs&}Y!  
wB>S\~i  
y[p$/$bgC5  
粗糙度参数： f{Fe+iPc  
 最小特征尺寸：40nm D!}K)T1~R  
 全高度调制：400nm 7~"(+f  
 高度轮廓 (X(1kj3  
5m^Hi}S_  
U2V^T'Y[  
 效率 
&.Latx  
58&{5YpS  
B9e.-Xaf  
:vK(LU0K  
*el(+ib%  
 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。
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v0`qM
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7. 总结 px_s@>l`  
 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)。 W&e'3gk_  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 iog # ,  
 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。 4e@&QOo`Cu  
 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。 .vN%UNu  
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