[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。 qIIv6''5@  
Y[K*57fs  
1. 建模任务 % <qw  
P)MDPI+~  
0QOBL'{7)  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 '-"/ =j&d[  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 #EsNeBu  
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ZT&O  
2. 建模任务：正弦光栅 /x[jQM\  
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x-z方向(截面视图) h_T7% #0  
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光栅参数： e[/dv)J  
 周期：0.908um V*iH}Y?^p  
 高度：1.15um !qN||mCH  
(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) .P MZX%*v  
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3. 建模任务 <c,u3cp  
cQ"~\  
52,m:EhL  
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fIwV\,s  
 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。 8_6Q~  
3 "Q=Vl"  
 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。 LM-J !44  
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P}TI q#  
4. 光滑结构的分析 PX n;C/  
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Qe5U<3{JZ  
m:WyuU<  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 m$W <  
 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% t7?Zxq  
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5. 增加一个粗糙表面 P5#r,:zL  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 \a6^LD}B  
 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。 KB'qRnkc  
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S!G(a"<W  
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fbL\?S,w  
ae0> W  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 R@6zGZ1  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 SOi*SwQ8  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ,XIz?R>;c  
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6. 对衍射级次效率的影响 -xDGH  
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粗糙度参数： p Wt) A  
 最小特征尺寸：20nm k-HCeZ  
 总的调制高度：200nm vt;{9\Y
  
 高度轮廓 Z6_N$Z.A  
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 效率 ]"1`+q6i  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 y
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )YX 'N<[  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 'C:>UlzLy  
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 效率 )Jk0v_ X  
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 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 HVP"A3}KC  
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粗糙度参数： HE'2"t[a  
 最小特征尺寸：40nm -Y*bSP)\  
 总调制高度：200nm Gu'rUo3Do  
 高度轮廓 3$m4q`J  
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 效率 '^Ql]% _  
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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。 ;w%*M}`5  
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粗糙度参数： qOUqs'7/]  
 最小特征尺寸：40nm e89Xb;;w  
 全高度调制：400nm
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 高度轮廓 ,daKC  
|{@8m9JR  
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 效率 `8I&7c  
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sp ]zbX?  
K,e w>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。 S=nP[s  
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7. 总结 ,N e;kI  
 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)。 j8n4fv-)f  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 gCN$}  
 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。 MUA%^)#u4Q  
 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。 >^Yq|
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