[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。 5!F;|*vC8  
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1. 建模任务 W'@|ob  
(L/>LZn|  
ZIx-mC5  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 gyvrQ, u  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 |'?vlUCd  
l ;:IL\*1I  
2. 建模任务：正弦光栅 ~*Y#Y{  
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x-z方向(截面视图) 1tNL)x"w  
G}pFy0W\S  
q}P@}TE  
光栅参数：  aO&U=!  
 周期：0.908um #3rS{4[  
 高度：1.15um StI N+S@Z  
(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) MLWHO$C~T  
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w@Q~  
3. 建模任务 8TP$?8l  
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A"JdG%t>.h  
1b9S";ct0  
 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。 Fv~lasW[  
'3>;8(sl  
 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。 ;@ePu  
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y*iZ;Bv j  
nONuw;K  
4. 光滑结构的分析 arL>{mj  
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8Rj5~+5  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Z 8rD9 k$6  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32%
i6if\B  
oV%:XuywT  
H~j@n!)  
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5. 增加一个粗糙表面 *J-pAN  
jR/Gd01)  
wp?:@XM  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 S8#0Vo$)a  
 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。 D]@(LbMG4  
DN2 ]Y'  
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!eyLh&]5  
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vvxxwZa=O  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 t=P+m  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 O\=Z;}<N  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 wsQnjT>
 
D:@W*,  
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6. 对衍射级次效率的影响 }QI \K  
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粗糙度参数： | 1B0  
 最小特征尺寸：20nm Bq8#'K2i
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 总的调制高度：200nm tYD8Y  
 高度轮廓 NljpkeX'  
07.p {X R  
if'=W6W  
S F)$b  
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 效率 ~-'2jb*8  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 "uBnK!  
!`{?qQ[=  
N?@^BZ  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 9~UR(Ts}l  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 0!\gK<,z  
0C<\m\|~k  
_`?0w#>0  
ko}& X=  
 效率 Z 8w\[AF{$  
q2%cLbI F  
 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。 d*6f,z2=  
5Dkb/Iagi  
粗糙度参数： gT8(LDJ  
 最小特征尺寸：40nm Q6(~VvC-  
 总调制高度：200nm dy6zrgxygP  
 高度轮廓 Q`bXsH  
LW<LgN"L-  
MXSD8]
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H>+/k-n-  
 效率 :%gc Sm  
;2kQ)Bq"  
ika*w  
,ojJ;w5D  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 oywPPVxj  
+`F(wk["m  
"r6qFxY  
粗糙度参数： 1sXCu|\q  
 最小特征尺寸：40nm U.TZd"  
 全高度调制：400nm :cA P
{rSe  
 高度轮廓 !>Nlp,r&~  
.w4|$.H  
@ 51!3jeu  
 效率 CAc]SxLh  
9'(_*KSH  
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6Jgl"Jw8  
?,VpZ%Df2  
 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。 _&=`vv'  
Apu-9|oP  
7. 总结 S[L@8z.Sj  
 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)。 Gm- "?4(  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 6O/L~Z*t  
 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。 <~|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。 XB'rh F8rl  
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