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。 Bb m1&d#   S%'t )tt,   1. 建模任务 /.vB /{2   X\_ku?]v   SNcaIzbr   l =#uy    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 &uC7W.|    对于该仿真，采用傅里叶模态法。 4Vh#Ye:`   2. 建模任务：正弦光栅 e4t'3So   /Ue ~W,|   x-z方向(截面视图) mIt=r_    94Are<   J 5~bs*a8   8^2Q ~{i   光栅参数： zUWu5JI    周期：0.908um (c_E*>c)    高度：1.15um lO[[iMHl<   (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) ka655O/)&   ]wZG4 A   3. 建模任务 -B'<*Y   N|wI=To   C/!kMMh>vV   yqZKn=1:   .z+[3Oj_E    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。 |-bAzt   Y'wQ(6ok    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。 YjAwt;%-D   3x=T&X+   B\`4TU}kE   /g@!#Dt   4. 光滑结构的分析 cE'MSB   Cjdw@v0;   *bs S%qD]   NvY%sx,    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% qq G24**9v   Ny\p$v "p   <7-3j{065   Xi$2MyRd   5. 增加一个粗糙表面 pKMy:j   .*+%-%CbP   ~"xc 3(h    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Z$"E|nRN    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。 /SO 4O|b   Jsde+G,N   8tJB/Pw`S   %v5IR   7M9Ey29f   yL{X}:;}    该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 (Rj'd>%c    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 VXX7Y?!    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 P :zZ   Gf*|f"O   jOV,q%)^,:   ;W 16Hr Z   6. 对衍射级次效率的影响 k/srT<   [M?'Nw/[S   F|nJ3:v   粗糙度参数： ai0am    最小特征尺寸：20nm d.>Zn?u4L    总的调制高度：200nm Mwm9{1{    高度轮廓  $I}7EI   @M=xdZNyJ   4Cm+xAXG   Q0l[1;$#   $^~dqmE2,    效率 ;XAj/6pm   J?DJA2o    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 v@n0ma=   !Z(3dtUy   HFlMx    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm o>~xrV`E    总调制高度：400nm 高度轮廓 4}&$s   n3x<L:)   N#C,q&;   .A%*AlX    效率 iTUOJ3V7i   ~IQ3B$4H&    由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 `YL)[t? V   #u]'3en   zw,( kv   粗糙度参数： d x52[W    最小特征尺寸：40nm 5|:t$    总调制高度：200nm dkUh[yo"H    高度轮廓 m6wrG`-di   jc0Trs{Jf   $e#V^dph   &-R(u}m-F    效率 ^V L",Nt   ip)gI&kN`z   NLnfCY-h   A4Sb(X|j    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 2,T^L(]   i`st'\I   =pa F6!AB   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm V =9     全高度调制：400nm 高度轮廓 `bAOhaB,/   w%'8bH!   |g)/6jG<-    效率 pXap<T   QY7Thnp1   Rlyx&C8   vHmsS\\~9   Z4VNm1qs    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。 zqJ0pDS   ~[[(_C3   7. 总结 SN<Dxa8Iy    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)。 h Ai`2GP.    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 k\/idd[    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。 CT2L }5L&    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。 myq:~^L ;

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