[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。 "w7:{E5e  
vR`KRI`{  
1. 建模任务 ,*
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jwE<}y I  
mqE&phF,  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Y- w5S|!  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 z#-&MJ  
9wAP%xh  
2. 建模任务：正弦光栅 ~E`l4'g?  
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x-z方向(截面视图) +^"|FtKhE  
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光栅参数： sB"]R%`_  
 周期：0.908um ,v^it+Jc'  
 高度：1.15um  M,6AD]  
(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) [}VEDx
 
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ExsB~@  
3. 建模任务 [qb#>P2G3  
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t[DXG2&  
H-S28%.  
 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。 9EH%[wfv  
.vb*|So  
 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。 3|~(9b{+  
apYf,"|9  
LS \4y&J40  
IYrO;GQ  
4. 光滑结构的分析 O!|:
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k!!o!rBS  
#2`tsZ]=I  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 LUCpZ3F1  
 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% ^h' wZ7-\  
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J M`uIVnNA  
XCk \#(VSE  
5. 增加一个粗糙表面 @F=4B0=  
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le1'r>E$  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 T}zOM%]]  
 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。 oinF<-(  
z:acrQwJ?1  
\BS^="AcpP  
L>xN7N3&m  
jaDZPX-yS  
hd '!f  
;[*7UE+#7  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 +p_SKk!%+  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 PDtaL  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Ldig/:  
?6a:!^eL  
sKNN ahGjh  
C:H9C  
6. 对衍射级次效率的影响
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I|08[ mO  
o^lKM?t  
粗糙度参数： i)eub`uMy  
 最小特征尺寸：20nm S=o Ab&  
 总的调制高度：200nm F_@PSA+  
 高度轮廓 P=eL24j  
|>d56  
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l0]zZcpt  
BE:GB?XBH  
 效率 rrmr#a  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 RW%e%  
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o%@bj~>  
F2lTDuk>C  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm &;*jMu6  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 pOx0f;'G+  
D4[t@*m>7  
c"6<p5j!  
v=@Z,-  
 效率 cO_En`F  
bT0CQ_g21  
 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。 / bfLox  
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t  
粗糙度参数： TLw.rEN!;  
 最小特征尺寸：40nm P>Pw;[b>O  
 总调制高度：200nm D1#fy=u69|  
 高度轮廓 UoBmS5  
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uq{w1O5  
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 效率 wwk=*X-8  
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?/5WM%  
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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。 &n91f  
eM{,B  
~X)Aw3}F  
粗糙度参数： Xw_AZ-|1D  
 最小特征尺寸：40nm &O7]e3Ej  
 全高度调制：400nm 2E;UHR  
 高度轮廓 tg.[.vKs  
{OH"d  
T}M!A|   
 效率 A )tGB&  
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9jBP|I{xI  
W&T
-E,  
 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。 8t25wPlx  
!EB<e5}8wK  
7. 总结 ViKN|W>T  
 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)。 6Q"fRXM  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 PuYAoKG  
 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。 dtTQY  
 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。 F-D9nI
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