受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析

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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。 1. 建模任务  一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。  对于该仿真，采用傅里叶模态法。 2. 建模任务：正弦光栅 x-z方向(截面视图) 光栅参数：  周期：0.908um  高度：1.15um (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) 3. 建模任务  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。  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。 4. 光滑结构的分析  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% 5. 增加一个粗糙表面  VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。  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。  该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。  第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。  第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 6. 对衍射级次效率的影响 粗糙度参数：  最小特征尺寸：20nm  总的调制高度：200nm  高度轮廓  效率  粗糙表面对效率仅有微弱的影响  粗糙度参数：  最小特征尺寸：20nm  总调制高度：400nm  高度轮廓  效率  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。 粗糙度参数：  最小特征尺寸：40nm  总调制高度：200nm  高度轮廓  效率  更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 粗糙度参数：  最小特征尺寸：40nm  全高度调制：400nm  高度轮廓  效率  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。 7. 总结  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)。  对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。  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。  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。