[技术]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。 VM2@{V/=~  
jL7MmR#y5"  
1. 建模任务 Z$#ZYD  
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_r?;lnWx@  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 z:i X]df  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Io4:$w  
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2. 建模任务：正弦光栅 Br ^rK}|l  
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x-z方向(截面视图) &x0TnW"g  
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光栅参数： "$E!_  
 周期：0.908um ev: !,}]w  
 高度：1.15um P8,
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(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) l5y#i7q  

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3. 建模任务 (15Yw9Mv  
L(1,W<kYg  
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J! 6z  
 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。 pv m'pu78  
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 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。 WtdkA Sj  
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M(h H#_$  
W$t}3Ru  
4. 光滑结构的分析 Bc|x:#`C\{  
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R.YGmT'2  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 P7x?!71?L  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% gJGBD9wC  
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5. 增加一个粗糙表面 rLw[y$
2  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 4tTZkJc  
 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。 vYt:}$AE  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 oJ@PJvmR&a  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 F+$@3[Q`N  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 5Kw?SRFH/  
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6. 对衍射级次效率的影响 o>A%}YU  
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粗糙度参数： [;#.DH]  
 最小特征尺寸：20nm v
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 总的调制高度：200nm VUv.Tx]Z[  
 高度轮廓 K<w5[E9V.  
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 效率 PRlo"kN  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ,0~ {nQj]  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ftqW3VW  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 h8-tbHgpb  
e&4wwP"`<  
P~ZV:Of  
g)D}p@>m  
 效率 3<lhoD  
)Qj9kJq  
 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。 >(ww6vk2  
+;iesULXn  
粗糙度参数： Tc(v\|F,  
 最小特征尺寸：40nm V1>94/
waa  
 总调制高度：200nm zPkPC}f(O  
 高度轮廓 +\oHQ=s>}\  
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`6sQlCOnF  
.*f4e3  
 效率 !skiD}zd1  
hPpXB:(-0  
S^VV^O5 ^  
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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。 GXK?7S0H  
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CgKSK0/a  
粗糙度参数： J<*Mk  
 最小特征尺寸：40nm  Q<ExfJm  
 全高度调制：400nm 9S1V!Jp  
 高度轮廓 .mrRv8>$  
P1>X5:  
CPeK0(7Zh  
 效率 *dTf(J  
wSyu^KDz  
0i`Zy!  
@N{Ht)1r  
DmPsltpzQ  
 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。 6i9I 4*'  
kj=2+)!E7  
7. 总结 Du4#\OK  
 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)。 h1o+7  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 B"zg85 e  
 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。 =F[,-B~  
 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。 2`U&,,-Mf  
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