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。 wf%Ep#^6}
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1. 建模任务 22~X~=
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 b]?;R
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 $]JIA|
2. 建模任务：正弦光栅 %W;Gf9.w
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x-z方向(截面视图) \'Kj.EO{?$
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光栅参数： B RjKV
 周期：0.908um @|%ICG c
 高度：1.15um 5G;^OI!g
(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) ky$:C,1t
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3. 建模任务 ]},Q`n>$
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 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。 <JM%Kn )
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 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。 6v O)s!b
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4. 光滑结构的分析 K |} ]<
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 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% `yXx[deY
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5. 增加一个粗糙表面 UJ)M:~O
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 NF(IF.8G
 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。 -L3 |9k
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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)。 r2F
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 bo!]
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 wt=>{JM
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6. 对衍射级次效率的影响 .Jat^iFj0
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粗糙度参数： (6#yw`\
 最小特征尺寸：20nm :;*#Qh3"
 总的调制高度：200nm 8xpYQ<cax
 高度轮廓 R{xyme@"^
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 效率 h[ZN >T
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ~UJu @M
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm JGO$4DK-1
 总调制高度：400nm 高度轮廓 $sL|'ZMbS
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 效率 F`BgKH!
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 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 K)Xs L
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粗糙度参数： D"x$^6`c}
 最小特征尺寸：40nm A{8K#@!
 总调制高度：200nm !G"9xrr1
 高度轮廓 0n<(*bfW
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 效率 B/sBYVU
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 wSJ]3gJM`
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粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm 4QjWZ Wl
 全高度调制：400nm 高度轮廓 yK&*,J |
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 效率 EOBs}M;
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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。 =~\]3g
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7. 总结 sMz^!RX@
 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)。 @m/;ZQ
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;Y@!:p-H
 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。 CCW%G,$U9
 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。 0j{F^rph
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