[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。 *QE<zt  
NB8&   
1. 建模任务 0?Yz]+{C  
5b#QYu  
#y"=Cz=1u7  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Az*KsY{/r  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 >tRHNB_  
Sm3u/w!  
2. 建模任务：正弦光栅 ;~zNqdlH  
xc'vS>&  
x-z方向(截面视图) ;Fl<v@9  
X=p"5hhfn  
j033%p+Xc  
光栅参数： Ef7:y|?  
 周期：0.908um ]j.k?P$U}  
 高度：1.15um &m{'nRU}c  
(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) PE@+w#i7*  
4\ $3  
3. 建模任务 X} JOX9pK  
OOy}]uYF`  
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EgO]  
Ya4?{2h@+  
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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。 R"6;NPeo  
8<PKKDgbfd  
 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。 QocQowz
 
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~a+NJ6e1  
h_ !>yK  
4. 光滑结构的分析 ^)\+l%M  
iQ`]ms+  
k 'zat3#f  
VQ |^   
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 !sIwFv)  
 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% ;El <%{(  
r?p{LF  
OeTu?d&N  
h W.2p+  
5. 增加一个粗糙表面 `
^8*<+  
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+  
^Vo"fI`=C  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 wly>H]i'  
 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。 q.oLmX  
y lL8+7W
 
h`?k.{})M  
E <@\>y.[  
uW[3G  
,{<Fz%  
Di.;<v#FL  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 qZ\L  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 vl5){@   
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 %x2b0L\g  
\|q-+4]@,  
YN#XmX%  
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6. 对衍射级次效率的影响 7*'@qjTos  
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粗糙度参数： ~%P3Pp  
 最小特征尺寸：20nm zD_HyGf  
 总的调制高度：200nm i
G-N  
 高度轮廓 T&/_e 
 
ZLJNw0!=|t  
5bfb!7-[i  
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 效率 uC[d%v`  
/co%:}ln  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 #WEq-0L  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm d Uz<1^L  
 总调制高度：400nm 高度轮廓  1ZNNsB  
,9vJtP+T+!  
m<FK;   
u\5g3BH  
 效率 + (=I8s/  
=c]a {|W?  
 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。 ^srs
$ w]  
\_>?V5(  
粗糙度参数： 9l l|JeNi  
 最小特征尺寸：40nm u_Zm1*'?B  
 总调制高度：200nm xppkLoPK  
 高度轮廓 r#I>_Utsy  
^2JPyyZa  
LaT8l?q q  
=M7PvH'"  
 效率 z"qv  
&CO|Y(+  
`:3&@.{T(  
T0?uC/7H  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 oek #^:pF  
_/Tlqzp  
4@/z  
粗糙度参数： "cQvd(kug  
 最小特征尺寸：40nm z+Z%H#9e  
 全高度调制：400nm ,5:![  
 高度轮廓 MC6)=0:KX  
[yvt1:q  
OaNc9c"  
 效率 3B -NYJa  
-;<>tq
'3`  
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2u%9  
8.-S$^hj~6  
&58 {  
 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。 rFO_fIJno  
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7. 总结 QSv^l-<  
 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)。 H}a)^90_  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 D2Vv\f  
 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。 a>?p.!BM  
 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~ITk5`Oo  
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QQ：2987619807 ]qMH=>pOsj