[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+w82!<:  
9V0@!M8S  
1. 建模任务 6M^NZ0~J  
wnr<# =,I'  
g-8D1.U  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 D9 \!97  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 CEXD0+\q  
nb|KIW  
2. 建模任务：正弦光栅 j0q:i}/U,  
BufXnMh.  
x-z方向(截面视图) DPg\y".4Y&  
TRJ5m
?x  
0n)99Osq(u  
光栅参数： ~C31=\$  
 周期：0.908um Zjq(]y  
 高度：1.15um g=)OcTd#  
(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) h( V:-D  
?igA+(.  
3. 建模任务 gCjW !t  
oQL$X3S  
T?e(m  
DV!10NqUr  
30fqD1_{  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 VNT*@^O_=  
7]F@g}8  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 xN +Oca  
Ej#pM.  
{W11+L{8  
A8T75?lL(  
4. 光滑结构的分析 '?O_(%3F0  
Y=$PsDh!  
W20H4!G  
CY</v,\:#  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 {^*K@c  
 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% A9;!\Wo  
(CR]96n  

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5. 增加一个粗糙表面 5i1E 5@
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g/(3D  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ={G0p=~+,p  
 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。 n]x%xnt  
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@aC9O9|~  
!e?2 x@J  
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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)。 _uq[D`=  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 4d63+iM+}  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 W!o|0u!D  
1%$Z%?  
PR3&LI;B*  
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6. 对衍射级次效率的影响 t->I# t7  
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粗糙度参数： " 7g\X$  
 最小特征尺寸：20nm z]HaE|j}S  
 总的调制高度：200nm CNl @8&R  
 高度轮廓 "L&84^lmf  
MRN=-|fV^  
6mmc{kw'  
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(Tv~$\=  
 效率 i5#4@ 4aC  
QX$3"AZ~  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 [9d4
0>e  
?)O!(=6%'  
*X\J[$!  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm $!7$0WbC  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 LhC
wZ1  
uJSzz:\  
zGtv(gwk  
9?tG?b0  
 效率 9GtVcucN  
jK\AVjn  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 cD ?'lB-  
Dg}$;PK  
粗糙度参数： 3YD.Fjz$  
 最小特征尺寸：40nm (>C$8)v  
 总调制高度：200nm Sf'uKSX1%  
 高度轮廓 -T2w?|  
0b}.!k9  
S*V!t=  
SNc$!  
 效率 88On{Kk.v  
yY_#fJj  
w5`EJp8MC  
\p#_D|s/Ep  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 MW|R)gt  
>Xi/ p$$7u  
QxT\_Nej*n  
粗糙度参数： j:7AVnt  
 最小特征尺寸：40nm 3(`P x}  
 全高度调制：400nm 5;X r0f  
 高度轮廓 a FL;E  
b6!7j  
C#TP1~6  
 效率 1ZY~qP+n+  
yJW/yt.l  
 {gb` %
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/vs79^&  
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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。 #ri;{
d^6  
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7. 总结 RT<HiVr`  
 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)。 3fxc
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 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 (_=R<:  
 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。 O!P7Wu  
 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。 9qvl9,*g  
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