[分享]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。 ^.:dT?@R  
sQ05
wAv  
1. 建模任务 _W +  
G~$[(Fhk  
L32[IL|  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 J~=tR1k  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 16Gp nb  
9&VfbrBM  
2. 建模任务：正弦光栅 l<"Z?z  
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x-z方向(截面视图) f0Zn3
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-NuRf#  
光栅参数： "H"4]m1Wc  
 周期：0.908um V 'e_gH  
 高度：1.15um g*a|QBj%  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) KsR^:_e  
SGK=WLGM
8  
3. 建模任务 2Ysl|xRo  
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*B ]5K{N  
?jy6%Y#,i  
S(MVL!Lm  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 aH(B}wh{  
}_GI%+t  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 '"~ 2xiin  
#lo1GoL\  
,{rm<M.)  
stcbM  
4. 光滑结构的分析 w>6~ zAh  
qQ=\R1l  
%"{jNC?  
5L%\rH&N  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 a-(OAzQ_  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% IN#
Z(FMVC  
~4{|  
h|OsT  
J3P)oM[  
5. 增加一个粗糙表面 gI5"\"T{  
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;wF 0s  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 B4d\4S_r%  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 nPh|rW=  
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"oc&uj  
>56I`[)  
!T3b]0z  
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$Lx2!Zy
 
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 kEr;p{5  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 F\U^-/0,  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 y)%CNH)*
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6. 对衍射级次效率的影响 F-SD4a  
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粗糙度参数： /6@iRswa  
 最小特征尺寸：20nm ;5TQH_g  
 总的调制高度：200nm wx2EMr  
 高度轮廓 .{}=!>U2  
: #om6}  
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 效率 Rx,Qw> #  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Y(D&JKx  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 0!6n  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 nz%{hMNYH  
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S.Rqu+  
 效率 byrK``f  
~8#Ku,vEy  
 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。 dY6A)[dAH'  
gp`H>Sn.|  
粗糙度参数： 8:QnxrODP  
 最小特征尺寸：40nm Cvk n2T  
 总调制高度：200nm #Y9'n0 AL  
 高度轮廓 J/ !Mt  
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[@RJ2q$  
 效率 OwJZ?j&)  
GI ~<clhf  
tn@MOOPl  
}g@5%DI
]  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 bU+ z(Eg6  
&y~EEh|  
<ic%c/mN  
粗糙度参数： Ivdg1X  
 最小特征尺寸：40nm s2'] "wM  
 全高度调制：400nm h
_{//W[  
 高度轮廓 T+9#&  

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?~g X7
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 效率 :fW\!o8Z2  
`_*NFv1_  
N4z(2.  
XNm%O  
\KpSYX1  
 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。 EoOB0zo}Y+  
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7. 总结 a`:ag~op@&  
 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)。 U:[#n5g  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _#2AdhCu  
 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。 OB&l
q.r  
 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。 ED>T2.:{  
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