[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。 nmIos]B  
Xg+Eeg#  
1. 建模任务 3!E*h0$}  
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]@E_Hx{
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 fA"N5qQI(  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 BfZAK0+*$  
BUcPMF%\y:  
2. 建模任务：正弦光栅 to9~l"n.s  
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x-z方向(截面视图) Y'-@O"pK  
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光栅参数： )CgKZ"  
 周期：0.908um W^j;"qj  
 高度：1.15um j9Qd 45  
(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) >YG1sMV-J  
KnL-qc  
3. 建模任务 #r5IwyL  
NGQBOV  
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)~W 35  
SURbH;[  
 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。 oDz%K?29%  
]b5E

_/P  
 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。 QuFzj`(  
k;EG28   
2@7f^be  
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4. 光滑结构的分析 kyV!ATL1F  
>ZRCM  
]QM{aSvXA  
2rxZN\gyL  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 =AaTn::e/  
 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% sKE7U>mz|  
Ml-GAkgG  
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_#f+@)vR  
5. 增加一个粗糙表面 ?a)X)#lQ  
9gWR djK:  
vP k\b 3E  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 YoC{ t&rY  
 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。 h\qQ%|X  
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1=U(ZX+u  
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B!PT|  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 W~" 'a9H/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 +V2\hq[{  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 BH`%3Mw  
K;ncviGu  
a"ct"g=  
b\{34z,  
6. 对衍射级次效率的影响 QmHj=s:x\  
$!?tJ@{  
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粗糙度参数： -_%8Q#"  
 最小特征尺寸：20nm |gV$ks\<  
 总的调制高度：200nm HACY  
 高度轮廓 s)dL^lj;  
jRn5)u  
blVt:XS{,m  
;FQ<4PR$  
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 效率 Q4;%[7LU  
9`a1xnL  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 E \p Qh  
#1,"^k^  
NA :_yA"  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm E*B6k!:  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 / 5\gP//9K  
bUcEQGHcZ=  
hXAgT!ZD  
MbT;]Bo  
 效率 . X:
 
R5"5Z?'  
 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。 LMGo8%2I  
+VSq[P  
粗糙度参数： V/t/uNm  
 最小特征尺寸：40nm tyI!y~-z  
 总调制高度：200nm #7*{ $v  
 高度轮廓 _L^(CFE  
Rfx}[!<{N  
6x.ZS'y  
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 效率 Xn%ty@8  
Hxr)`i46  
7Rq|N$y.3  
#^>Md59N  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 !T|q/ri  
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@CB&*VoB  
粗糙度参数： i"_@iN0N  
 最小特征尺寸：40nm vyA `Z1  
 全高度调制：400nm E2nsBP=5C  
 高度轮廓 + g*s%^(E  
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au;ZAXM|  
 效率 o,q47W=7$  
L|`(u  
xb (Cd  
$[6]Ly(F)  
CG0jZB#u  
 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。 }o:sU^Pwa  
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7. 总结 tb1w 6jaU  
 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)。 vU9j|z  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 eh6\y79g  
 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。 \'Z^rjB  
 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。 !uc"|S?  
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