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2021-11-23 13:12 |
受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析
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。 x+;y0`oL cc:$$_'L 1. 建模任务 yn_. rHk,OC
e9tb]sAG 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 /oLY\>pD 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 Nu\<Xr8 }`%ks 2. 建模任务:正弦光栅 c!'\k,ma<9 YbnXAi\y| x-z方向(截面视图) 6,MQT,F }L&LtW{X
}/,Rp/+7] 光栅参数: *Ms"{+C 周期:0.908um SMJRoK3 高度:1.15um }P-C-L{yE( (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) oif|X7H; Cb`, N 3. 建模任务 +6
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MGxkqy? \7>*ULP B]:|;d 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。 /BD'{tZ]Sl ]!@=2kG4 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。 -mn/Yv *|<~IQg
u[Si=)`VPk G2?#MO 4. 光滑结构的分析 `j9\]50Z> }!R*Q`m
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PxOQ 计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 ,\c V,$ 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[|t0y8 o3GkTn O
O9/)_:Wdh UnP<`z# 5. 增加一个粗糙表面 K/ &` #ojuSS3
%7P]:G+Y\ VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 &Tj7qlP\ 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。 sgGA0af qtozMa
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[ }Tb2| !<HMMf,-D qe&B$3D| 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 q5= ,\S3= 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 (a8iCci: 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 OuEcoI K CfP-oFHoQ
!ehjLFS? _ w0oTV;yh 6. 对衍射级次效率的影响 A%HIfSzQBS f\_PNZCc EPH" 5$8 粗糙度参数: /j}Tv.'d 最小特征尺寸:20nm K sE$^` 总的调制高度:200nm v;9(FLtL 高度轮廓 ;-@: }/ ,=4,eCS
njg0MZBqA WysWg7,r D"$Y, d 效率 :{iH(ae;
'@ Y@Fs 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ,f>9oOqqA `iM%R3& jX8)Ov5Mv 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm {d;z3AB 总调制高度:400nm 高度轮廓 ?O#,{ZZf= Nc{&AV8Y_v
gN:F5 0 .R"VLE| 效率 {}ADsh@7d' aK;OzB)
由于粗糙表面的总调制高度变大,±1级衍射效率发生轻微不对称。 G$V=\60a- tlUh8os 粗糙度参数: K-#d1+P+ 最小特征尺寸:40nm hk:>*B} 总调制高度:200nm "``>ii 高度轮廓 DC*MB:c#U +~iiy;i(
(?R!y - pC,[!>0g8 效率 ]bh%pn rC_1f3A
Kmaz"6A h+j^VsP zB 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 tJ K58m$ 0>td[f d wG!]j>:_ 粗糙度参数: (XmmbAbVom 最小特征尺寸:40nm e3TKQ( 全高度调制:400nm 5G\OINxy 高度轮廓 =LV-n
!(? 7V ~ E6e~ 效率 K'J_AMBL #UL75
hIV]ZYbH \zg R]| s.Z{mnD6 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。 /96lvn]8lO OHBCanZZ, 7. 总结 HYGd
:SeH 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)。 iY07lvG< 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 T\.(e*hC 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。 Lg!E 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。 n8; p]{
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