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World File Search System衍射效应
光学显微镜中的亚微米线宽计量
低至 366 nm 汞线），可以对低至约 0.3 Ilm 的线宽进行光学测量（对于 366 nm 的 f/1 光学元件，艾里斑直径为 0.45 Ilm）。但是，要达到如此窄的线宽，必须对图像中的衍射效应进行建模，并制定一个有意义的标准，确定图像轮廓上的哪个点对应于线的边缘。随着特征高度变得大于大约四分之一波长，并且纵横比（特征高度/宽度）接近并大于 1，这种建模变得越来越困难。这种困难部分是数学上的（例如，不能使用标量理论将特征视为平面，并且对于小线宽和大纵横比，相邻边缘的衍射效应会相互作用）。困难的部分原因还在于，随着特征高度的增加和边缘几何形状与理想垂直形状的偏离，衍射效应变得更加明显，并从边缘进一步传播。事实上，对于大纵横比和非垂直壁，“线宽”的定义本身就有多种解释。
了解利用光辐射中的衍射...
1 简介 光学衍射是物理学中一个成熟的课题。众所周知，存在许多不同复杂程度的理论处理方法，从惠更斯小波方法到麦克斯韦方程的数值解。然而，在几个具有实际重要性和/或理论意义的情况下，衍射的全部影响要么尚未计算到所需的精度，要么尚未测量。此外，虽然衍射通常被认为是光学测量中的一个复杂因素，但衍射对设备尺寸的敏感性提出了衍射是否能在测量中发挥有用和直接作用的问题。衍射在计量学中的潜在利用是一条尚未探索的途径。辐射测量中最重要的测量之一是辐射度的测量。由于需要某种孔径才能进行这种测量以构建立体角，因此必须准确计算衍射效应，以实现最高精度的辐射测量。即使是最复杂的一级标准辐射计也需要衍射校正，该辐射计通过创建伪无限辐射源来最大限度地减少衍射效应。目前，衍射是限制一级和二级标准辐射测量精度的主要不确定性之一。对于辐射计中使用的相对较大的孔径尺寸，经典衍射理论原则上是足够的，尽管需要做工作来实现较低的计算不确定性。另一方面，对于接近几个波长尺寸的非常小的孔径，大多数衍射理论的假设都失效了。特别是色差和偏振效应变得明显，并且很难实现具有有用精度的计算和实验。尽管如此，超小孔径阵列已被考虑用作光谱滤波器。中等尺寸（即100 个波长量级）的孔径衍射在理论上是可处理的，因为小尺度效应可以忽略不计，而远场情况通常可以大大简化方程式，在实验室中是可以实现的。在这种情况下，存在一种有趣的可能性，即从衍射“反向”工作以确定孔径本身的尺寸。作为一种基于光使用的新型尺寸测量技术，这在计量学上很重要。是否具有足够的测量精度值得怀疑这些考虑导致了对衍射中未解决问题的双管齐下的研究：利用衍射测量孔径大小，并开发更精确的辐射测量衍射代码。2 衍射孔径测量 2.1 衍射孔径测量：理论 基于衍射的孔径测量技术利用了众所周知的事实，即远离衍射孔径，衍射图案的光场是孔径平面中光场的傅里叶变换。1 原则上，远处的衍射场（幅度和相位）可以通过快速傅里叶变换代码进行测量和变换，以产生完整的二维孔径函数。然而，在实践中，测量光场的相位会给实验装置带来很大的复杂性。
在非散射折射物体内的平均路径长度
在许多物理学领域中，找到在给定物体中随机分布的平均和弦长度是一个自然的问题。从数学角度来看，这是一个看似复杂的任务，因为人们应该考虑线的空间和角度分布以及它们如何相交对象的表面。对于凸形的身体，答案令人惊讶地简单，由平均和弦长度定理给出，该定理已有一个多世纪[1]。它指出，平均和弦长度⟨c⟩与物体的形状无关，并且仅取决于体积V与表面积的比例为⟨= 4 v /。从各种角度得到证明[2-4]。最近才表明，该定理可以进一步推广到扩散物体中随机行走的研究。平均路径长度定理[5]指出，平均路径长度仍然简单地是⟨l⟩= 4 v /;这与介质的形状和散射 /扩散特性无关。有效性延伸到许多领域，因为它对物体内部的任何随机步行都是有效的，并且与封闭散射介质中的几何光学元件特别相关。该定理的一个重要条件是，入口点和初始方向是均匀和各向同性分布的，在光学中，这与兰伯特的照明相当[2]。路径长度分布和平均路径长度是许多光学系统设计的核心，可以使用射线光学描述。它们可用于计算吸收和散射培养基的光学特性[6，7]，药物粉末中的折射颗粒培养基[8]，用于太阳能电池设计[9-11]，随机激光[12]和集成球[13，14]。射线追踪也可以与衍射效应结合使用，以计算大型粒子的电磁散射特性，例如几何光学近似和物理光学模型[15 - 20]或
ITU-R P.452-12 建议书 1
微波干扰可能通过一系列传播机制产生，这些机制各自的主导性取决于气候、无线电频率、感兴趣的时间百分比、距离和路径地形。在任何时候，可能存在一种或多种机制。主要干扰传播机制如下： – 视距（图1）：最直接的干扰传播情况是在正常（即混合良好）大气条件下存在视距传输路径。但是，当子路径衍射导致信号电平略高于正常预期时，可能会产生额外的复杂性。此外，除了最短路径（即长度超过 5 公里的路径）之外，由于大气层结导致的多径和聚焦效应，信号电平通常可以在短时间内显著增强（见图2）。– 衍射（图1）：在视线之外和正常条件下，衍射效应通常在存在显著信号电平的地方占主导地位。对于异常短期问题不重要的服务，衍射建模的精度通常决定了可以实现的系统密度。衍射预测能力必须具有足够的实用性，以覆盖光滑地球、离散障碍物和不规则（非结构化）地形情况。– 对流层散射（图1）：此机制定义了较长路径（例如超过 100-150 公里）的“背景”干扰水平，此时衍射场变得非常弱。但是，除了涉及敏感地球站或非常高功率干扰源（例如雷达系统）的少数特殊情况外，通过对流层散射产生的干扰水平太低，不会产生重大影响。– 表面管道（图2）：这是水面上和平坦沿海陆地区域最重要的短期干扰机制，可在长距离（海上 500 公里以上）产生高信号水平。在某些条件下，此类信号可能超过等效“自由空间”水平。
宽带2×2硅氮化物平台上的多模式接口
基于自我成像效应[1]，多模式干涉仪（MMI）可以用作光束拆分器，这是光子积分电路的基本构建块。MMI与Y分支和方向耦合器相比，由于其定义明确的振幅，相位和出色的公差[2，3]，提供了卓越的性能。因此，MMI在Mach-Zehnder干涉仪（MZIS）[4]，分裂和组合器[5，6]，极化束分裂器[7]中找到应用。与MMIS尺寸降低或性能提高有关的研究已发表[8-11]。最近，在SOI上使用MMI设备的次波光栅在内的设计表现出了巨大的承诺[12，13]。次波长光栅（SWGS）是光栅结构，它利用小于波长的光向音高[14]，抑制衍射效应并表现出各向异性特征[12]。通过工程化各向异性折射率，SWG已在许多应用中使用，例如纤维芯片表面和边缘耦合器[15-17]，微功能波导[18]，镜片[19]，波导cross [20]，多路复用器[17，21，22]，相位移动器[23]和Optical Shifters [23]和Optical Sheifters [23] [23] [24] [24] [24] [24]。使用这种元物质，SWG MMI设备的带宽已在SOI平台上显着扩展[12，13]，这使包括波长二线二线器[25]，宽带偏振器梁拆分器[26] [26]和双模式束分配器有益于广泛的应用[27]。砖SWG结构以减轻制造分辨率的要求[28，29]。在SOI平台旁边，其他CMOS兼容材料，例如氮化硅，氮化铝和硝酸锂引起了很多关注。氮化硅（Si 3 N 4）由于其超低损失[30]，非线性特征[31]，从400 nm到中红外[32]脱颖而出[31]。像SOI平台一样，人们对在硅硅平台内实现高性能MMI设备也非常感兴趣。在本文中，我们将SWG MMI理论从SOI平台扩展到其他集成的光子平台，专门针对300 nm厚的氮化硅平台。我们的目标是设计和优化具有较小脚印和宽操作的SWG MMI设备