受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析

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。 ^RIl   }9}h*RWm   1. 建模任务 e^1Twz3z   Ok=hT|}Y   lA8`l>I   :P0mx    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 3eQ&F~S    对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Jij*x>K>y   2. 建模任务：正弦光栅 _u QOHwn   O)r4?<Q   x-z方向(截面视图) sdw(R#GE   Se =`N   i?^L/ b`H   M[,@{u/   光栅参数： h>m"GpF x    周期：0.908um >}6%#CAf    高度：1.15um wNdisI   (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) svH !1b   2`=7_v   3. 建模任务 P71Lqy)5}A   v mk2{f,g   1 /J=uH   KJ4.4Zq{c   {9q4)R}G    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。 J DT`C2-Q   `3&v6    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。 =Jb>x#Y   H"WprHe   P\k# >}}   zIAD9mQex   4. 光滑结构的分析 0flRh)[J   SO0PF|{\r   k;FUs[   *gWwALGo5    计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 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% 1p=]hC   -ZLJeY L   vy I!]p   _.8S&   5. 增加一个粗糙表面 R8'RA%O9J   -nV9:opD   ?$4 PVI}    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 @~a%/GQ#n*    因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ZPYS$Ydy   [d]9Oa4   4'=y:v2   9XB8VKu8   "=MeM)K   )lDD\J7    该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 {"KMs[M    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 I-l_TpM)    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 :d'8x   >fQMXfoY   ?4T-@~~*`=   fe_5LC"   6. 对衍射级次效率的影响 6.yu-xm   ]:J$w]\   "VMz]ybi^   粗糙度参数： .(k|wX[Fu~    最小特征尺寸：20nm 63IM]J    总的调制高度：200nm Pa:|_IXA    高度轮廓 @`9]F7h5W   SOA,kwHRe   pOoEI+t   $/Uq0U   H0vfUF53l    效率 67FWa   $6R-5oQ    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 8zW2zkv2|#   FGBbO\</   H3-hcx54T    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm sc#qwQ#    总调制高度：400nm 高度轮廓 5*u+q2\F   \1M4Dl5!   QQc -Ya!v   W ]8QM1$    效率 ('+d.F[109   >uEzw4w    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。 <t!W5q   G7/ +ogV   )Hr`MB   粗糙度参数： ^E>3|du]O    最小特征尺寸：40nm '[%j@PlCX    总调制高度：200nm B/Ws_Kv    高度轮廓 uHRsFlw   +k R4E23:   q{x8_E!L   ;*2Cm'8E    效率 l,aay-E   .O<obq~;C   :NTO03F7v   ~6md !o%i    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 !C.4<?*|   }"%N4(Kd   _Y m2/3!   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm y$M%2mh`    全高度调制：400nm 高度轮廓 +:/%3} `   2y1Sne=<Kb   k4z Z7H    效率 pEz_qy[#   %E;'ln4h&,   cPQiUU~W@   \o3gKoL%   7F~X,Dk_    对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 '$+ogBS   1X1dG#:   7. 总结 hOK8(U0    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)。 4s oJ.j8    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 G=bCNn<    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。 uCB=u[]y4    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。 YuwI&)l

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