[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。 S"V
|BU  
utfD$8UI  
1. 建模任务 z'XFwk  
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pd/{yX M  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 U_B"B;ng+  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 9g|o17  
Sc`W'q^X  
2. 建模任务：正弦光栅 &FW|O(
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x-z方向(截面视图) T
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UW88JA0  
光栅参数： o!dTB,Molr  
 周期：0.908um c>,|[zP{  
 高度：1.15um |Rf4^vN  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) _r^Cu.[7  
UPfH~H[1)  
3. 建模任务 L*"Q5NzB]  
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Z4b<$t[u  
Dh*Uv,  
]*'V#;s  
 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。 >T'^&l(:  
n3da@ClBt  
 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。
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i?.MD+f8  
b%z4u0  
7`9J.L&,;  
4. 光滑结构的分析 R/VrBiw  
TO ^}z  
pdUrVmW"'  
7Y"CeU-S  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 URz$hcI8  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 4Z.G  
eZ'J,;  
-]C3_ve  
5|._K(M  
5. 增加一个粗糙表面 @zSI@Oq_  
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8q58H[/c  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 # xx{}g]%  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 WqlX'tA  
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@Fv"j9j-3G  
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X458%)G!(K  
}D02*s  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 >1 {V  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ^vw? 4O  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 TY6 D.ikA  
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BIovPvq;i  
6. 对衍射级次效率的影响 f_y+B]?'M  
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粗糙度参数：
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 最小特征尺寸：20nm [}-CXB  
 总的调制高度：200nm P4@<`Eb  
 高度轮廓 &.~Xl:lq  
O%?noW  
5:ca6H  
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o_C j
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 效率 ozv:$>v@"  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Q%:#xG5AmE  
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lW}"6@0,  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm rN* ,U\q  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 AT.WXP0$A  
<7Igd6u  
doM}vh)6  
QJ1_LJ4)a  
 效率 $42%H#  
0=]RG  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 2' fg  
3N%%69JN)  
粗糙度参数： ,2h
ZtJ<A  
 最小特征尺寸：40nm d9@!se9&Z  
 总调制高度：200nm 2pa: 3O  
 高度轮廓 wbg_%h:  
^@V$'Bk  
^}nz^+R  

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Y^  
 效率 V$e\84<  
'Y`.0T[&  
%*d(1?\o  
v"x{oD$R  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ~]t/|xep  
eLC}h %  
f{_K%0*  
粗糙度参数： 7kbeAJ+{  
 最小特征尺寸：40nm |/LCwq%  
 全高度调制：400nm h

]'VAt  
 高度轮廓 Q5R7se_  
9AJMm1_  
}M%U}k]+@  
 效率 bqBgq  
&j2fh!\4  
l+$e|F  
6@ `'}  
>we/#C"x  
 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。 <cTusC<  
xxnMvL;
 
7. 总结 JStT"*4j  
 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)。 fG;(&Dx  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 'k2Z$+  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 5~WMb6/  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 ~$I2{I#W  
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