[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。 )?L=o0  
W.7rHa  
1. 建模任务 OG,P"sv  
Lpchla$
 
Y Y:BwW:  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 c8qr-x1HG  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ( ?V`|[+u  
L+%"ew  
2. 建模任务：正弦光栅 TOYK'|lwM  
]Z JoC!u  
x-z方向(截面视图) P:qmg"i@3  
 6K $mW  
YdY-Jg Xm  
光栅参数： I$Nh|eM  
 周期：0.908um YeX*IZX8  
 高度：1.15um !XA3G`}p6s  
(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) 15$xa_w}L  
T)C@6/  
3. 建模任务 .p`4>XA  
D7ex{SVA)  
g(DD8;]w<  
B*7kX&Uq  
X>%nzY]m  
 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。 -wlj;U  
r );R/)&  
 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。 t<%0eu|  
<Ox[![SR
 
MfTLa)Rz  
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4. 光滑结构的分析 OI R5QH  
#%"q0"  
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3JoY
-  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 'X~tt#T  
 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% _Fb}zPU!  
_MBa&XEM  
<J[le=  
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5. 增加一个粗糙表面 >&L|oq7$  
-H1=N  
E3L?6Q
fx>  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 a(Y'C`x
 
 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。 |J`EM7qMK  
^s,3*cAU  
lwnO  
WSThhI  
BEZ~<E&0H  
!Jg;%%E3:i  
St=nf\P&F  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 gfk)`>E  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 a"~o'W7  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 (5a73%>@  
Q&m85'r5X  
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6. 对衍射级次效率的影响 [f6uwp  
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粗糙度参数：  >
DL  
 最小特征尺寸：20nm 2:+8]b3i  
 总的调制高度：200nm |@ mz@  
 高度轮廓 npP C;KD  
VJ*1g+c  
0SpB2>_  
}A9#3Y|F  
jiI=tg;  
 效率 LS@TTiN   
*miG<  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 VA/2$5Wu  
5f0M{J,KC  
:]"5UY?oF  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm /iW+<@Mas  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 sYTz6-  
vz^ ] g  
e8a^"Z`a  
T+8Yd(:hX  
 效率 j:9M${~  
pDQ f(@M[  
 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。 @uSO~.7  
D{9a'0J  
粗糙度参数： s"L&y <?)  
 最小特征尺寸：40nm kuY^o,u-1e  
 总调制高度：200nm whI{?NP  
 高度轮廓 ~Ps*i]n(  
0AZ9I!&i  
m l`xLZN>L  
Fwm$0=BXL  
 效率 iAd&o`C  
9#E *o~1  
x/QqG1q  
2g(_Kdj*{  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 #%,X),%-  
1N5 E  
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DA)K  
粗糙度参数： B=Hd:P|  
 最小特征尺寸：40nm h*%p%t<  
 全高度调制：400nm /E>;O47a  
 高度轮廓 VPN 9 Ql=  
>}k*!J|  
#83  
 效率 h'ik3mLH  
+'H[4g`  
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<O jK $KV  
1eXMMZ/?  
 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。 Z;+,hR((  
&+9 ;  
7. 总结 bLT3:q#s  
 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)。 Qu
th5  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 =lNW1J\SW  
 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。 UMcM&yu-  
 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。 a%q,P @8  
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