[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。 lw8t#_P  
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1. 建模任务 BV<_1WT}  
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Bs3&yEq(  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ?pQ0* O0  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 43=)akJi  
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2. 建模任务：正弦光栅 yEB#*}K?  
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x-z方向(截面视图) EFU)0IAL[  
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光栅参数： 2I suBX\[  
 周期：0.908um &n?RKcH}d  
 高度：1.15um 0WZd$  
(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) Ta3* G  
7<:o4\q?m  
3. 建模任务 !F?j'[s8]  
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 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。 6%9 kc+ 9  
u>] )q7s  
 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。 1LSD,t|  
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4. 光滑结构的分析 4F -<j!  
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ifl LY7j  
%b h:c5  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 S6JWsi4C:,  
 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% P=P']\`p+  
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Wj)v,v2&  
5. 增加一个粗糙表面 !u:;
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`PLax@]2  
C%%gCPI^y  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 b!/-9{  
 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。 =pj3G?F#  
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-`X`Ff  
Ai:,cY5%  
39pA:3iTd  
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YJDJj x  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 6B b+f"  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 1<Uv4S  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 [T3%Xt'4  
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X_3hh}=  
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6. 对衍射级次效率的影响 }Q^*Zq9-  
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粗糙度参数： 3_&s'sG5  
 最小特征尺寸：20nm ^@Qc!(P  
 总的调制高度：200nm 8h=K S   
 高度轮廓 yYTOp^  
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 效率 ExFz@6@  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 puh-\Q/P  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm _0
ZBG(  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 YKOj  
"F Etl(  
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 效率 _1YC9}  

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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。 q(2ZJn13f  
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粗糙度参数： M[u6+`  
 最小特征尺寸：40nm _ib @<%  
 总调制高度：200nm 3m&  
 高度轮廓 oDt{;S8|]  
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&xt GabNk  
>V\^oh)t]t  
 效率 <qI!Dj{  
Pj!f^MN  
R. vV
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Otf{)f  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 V:+z3)q
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 5IF$M2j  
粗糙度参数： 8L6b:$Y3@C  
 最小特征尺寸：40nm 3kwkU  
 全高度调制：400nm cHOC>|  
 高度轮廓 pEW~zl  
nC!L<OMr  
h 'Hnq m  
 效率 _w'_l>I  
m4'jTC$  
N\rL ~4/  
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-_O jiQR  
 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。 ,^DP  
3 4&xh1=3  
7. 总结 !E)|[:$XT  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 GY^;$?  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 +m/n~-6q  
 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。 roBb8M|q  
 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。 Io&HzQW^a  
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