[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。 w>/pQ6=OFR  
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1. 建模任务 '91u q  
Yc. ~qmG/z  
Vq)|gF[6i  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Bd N{[2  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 iXr`0V   
1@1+4P0NF[  
2. 建模任务：正弦光栅 ^`hI00u(  
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x-z方向(截面视图) '&_y*"/c  
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"63zc1  
光栅参数： mcP{-oJ0W  
 周期：0.908um softfjl&l  
 高度：1.15um $_I%1  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) V29S*  
2>_brz|7:|  
3. 建模任务 *`QdkVER  
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hM1&A  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 4cVs(`g^  
cx1WGbZ  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 UG^?a  
Z<,CzKs+||  
mPw56>  
ba:mO$  
4. 光滑结构的分析 TS~Y\Cp  
4%#V^??E  
?Uy*6YS  
Hc_hO  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 X&FuqB  
 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% 5qeS|]^`  
B'lxlYV1  
.T62aJ   
oE|u;o
 
5. 增加一个粗糙表面 AT'_0>x8  
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0x9F*i_  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 C.9eXa1wkT  
 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。 B3g82dm  
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LyFyv\  
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L]L~TA<D9i  
+(h6{e%)  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 wEHrer  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 G+QNg.pH  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 t$PnQ@xu  
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6. 对衍射级次效率的影响 AN:RY/ %Wo  
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粗糙度参数： dnWt\>6& 2  
 最小特征尺寸：20nm =Gg)GSL^  
 总的调制高度：200nm |@Idf`N$  
 高度轮廓 lh(+X-}D  
pTV@nP  
4f@\f7\  
5, "^"*@<  
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 效率 Mbi+Vv-  
>"$-VY6i  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 /CQQ^/  
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VOF:+o@.  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm .Zo9^0`C  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 __zu-!v  
e#e
O`bT  
Kg0\Pvg8?T  
{msB+n~WZ  
 效率 m$y$wo<K[7  
6x3Ew2  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 r1[T:B'  
/wRK[i  
粗糙度参数： 0&L0j$&h  
 最小特征尺寸：40nm !.GY~f<d$  
 总调制高度：200nm |u@>[*k'=  
 高度轮廓 [j+0EVwB  
Y;5^w=V  
YrcC"  
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evHR7  
 效率 Lzx(!<v  
/z-C :k\  
n,'AFb4AF  
&I'F-F;  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 (pxz#B4  
P9cI{RI  
&i}cC4i   
粗糙度参数： (i~%4w=  
 最小特征尺寸：40nm o!dkS/u-m  
 全高度调制：400nm 1bAp{u&  
 高度轮廓 b({b5z.A  
g$+O<a@n  
8lb `   
 效率 21
k-ob1Y  
J-{E`ibGN  
K
Un5S&eB  
|2]WA'q  
rW>'2m6HU  
 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。 `2U/O .rV  
F"0jr7  
7. 总结 RX|&cY>  
 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)。 #^[N4uV  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 (%IstR|u:  
 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。 ]vyF&`phb  
 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。 x,*t/nzR  
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QQ：2987619807 O6 J<Lqgh