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。 [t3 Kgjt   _*?qOmf=   1. 建模任务 #oa>Z.?_V   P2f^]z   aXqig&:   RD)Vb$.B:    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ezL1,GT    对于该仿真，采用傅里叶模态法。 '"\n,3h   2. 建模任务：正弦光栅 LI3L~6A>   - A@<zqu   x-z方向(截面视图) KWjhkRK4]   k'| yUJ,   S .x>w/   <yEApWd;   光栅参数： 6Y\TVRR    周期：0.908um dL+yd0b*    高度：1.15um fVY I   (这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) :vEfJSA 1<   |O>e=HC#q8   3. 建模任务 #o}/'   y7!&   cMT:Ij];   T}msF   L -}Uj^yF    VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 [o(!/38"@=   ^&mrY[;S    利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 |4pl}:g/Z   NkNFx<9T   Pf%I6bVN9   Z8ivw\|M8   4. 光滑结构的分析 b+ycEs=_   eHs38X   V[*>}XQER   [Q QM/?    计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% /*BU5   -V~Fj~b#   <a=OiY   ?0KIM * .   5. 增加一个粗糙表面 4[kyzz x   u8>aO>(bVg   M6Xzyt|    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 1QD4 9)    因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 `p* 43nV   wy:Gy9\   sm{0o$\Z   =8*ru\L:hr   O:rfDO   iJoY xx    该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 "?a I    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 D 4hT Hh    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Ths~8{dMb   S!$S'{f<   6qTMHRI   v,QvCozOz   6. 对衍射级次效率的影响 "HqmS   j-**\.4a~   3ww\Z8UeK   粗糙度参数： z(%tu    最小特征尺寸：20nm Btzes.    总的调制高度：200nm ZD|F"v.    高度轮廓 |X XO0   J| wk})?   Srmr`[i   1##@'L|u   y!x[N!a    效率 jwLZC   a;IOL    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 FMF mn|   lo6upirZX   I9xu3izAmR    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm >iK LC    总调制高度：400nm 高度轮廓 8Ara^Xh}q   +p jB/#4   @oH\r-jsgu   3$P    效率 _](y<O^9yO   [) >Yp-n    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。 gq*W 0S   V6c8o2G;+   ^["D>@yIR   粗糙度参数： w;Fy/XQ    最小特征尺寸：40nm toD!RE    总调制高度：200nm [Rq|;p    高度轮廓 `DSFaBj,   @Z#h?:   ~rjK*_3/   gn.)_    效率 .9z}S=ZK   tzgaHN   Uy|!f]"?   Y$Rte.?    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^jS1g*nrN   0<4'pO.6Hq   (gvnIoDl0   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm  Glx{Zu=    全高度调制：400nm 高度轮廓 FxK!h.C.   e&ZH 1^O   AEWrrE    效率 RZq_}-P,.c   M3!;u%~}s   m*)jndXY   :iE`=( o   y,jpd#Y    对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 @QnKaZ8jW   v;?W|kJ.u   7. 总结 p(4B"[!S    VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 IS[q'Cv*    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 O#J7GbrHO    光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 K+L9cv4 |*    利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 n[i:$! ,

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