[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。 qPN9Put  
K>b4(^lf  
1. 建模任务 M]/DKo  
a(D=ZKbVU  
o P;6i  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 nAAv42j[  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 FouN}X6  
cUdS{K&K  
2. 建模任务：正弦光栅 sf# px|~9  
E-FR w  
x-z方向(截面视图) !6@'H4cb=  
Pz\K3-  
.>P:{''  
光栅参数： sowwXrECg@  
 周期：0.908um SW'eTG  
 高度：1.15um cC+2%q B  
(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) 5,g +OY=\  
%'Q2c'r  
3. 建模任务 7')W+`o8eL  
<c:H u{D  
0\X<vrW  
T?1V%!a;f  

0K26\1  
 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。 bv b\G  
( N};.DB1Y  
 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。 vv{+p(~**O  
j%^4 1y  
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lG%697P  
4. 光滑结构的分析 |%mZ|,[  
TjYHoL5
 
tp>YsQy]8  
K,,) FM  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 "QiR  
 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% 4OpzGZ4+  
M*kE |q/K  
]+W){W=ai  
EwA*  
5. 增加一个粗糙表面 oW6Hufu+o  
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,m5i(WL  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 J'$NBws  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 r9'[7b1l  
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J:Qx5;b
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d(d<@cB
9  
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]\_tO  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 s(3HZ>qx;  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 fs&$?mHL){  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 QOS
MV#Nw%  
X3kFJ{  
RO,TNS~  
H>%AK'

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6. 对衍射级次效率的影响 hRu}P"  
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K4<"XF1A:  
粗糙度参数： #]tDxZ] 6  
 最小特征尺寸：20nm C9sU^]#F  
 总的调制高度：200nm _#:7S sJ  
 高度轮廓 ?{J1Uw<  
!V3+(o1  
C1=&Vm>g+  
76)"uqv1x  
cOX)+53  
 效率 $sda'L5^p  
sA|SOAn  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 fJc(  
;Jg$C~3tf  
aH'fAX0bF  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm RBn/7  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 hQm=9gS  
K6p\ >J  
O0L]xr  
1LRP R@b^  
 效率 `D~oY=  
x-CjxU3  
 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。 DX>LB$dy?  
Y^!qeY  
粗糙度参数： i~]
60M>  
 最小特征尺寸：40nm O@a OKk  
 总调制高度：200nm |kPgXq6  
 高度轮廓 jsE8=zZs  
|ffHOef  
A&t8C8,  
Za|iU`e\  
 效率 
M1-tRF  
=f!A o:Uc  
'sUOi7U  
#C&';HB;y  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 FXJ0 G>F  
hHJvLs>^  
9m$"B*&6G  
粗糙度参数： ?5n
EmG|kO  
 最小特征尺寸：40nm Bam.B6-  
 全高度调制：400nm 0q"4\#4l  
 高度轮廓 ZL<X*l2  
Tty'ysH  
?g+3 URpK  
 效率 $\J5l$tU  
-#f.}H'  
U?Jk  
f)T\  
G|Et'k.F4  
 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。 d9v66mpJM  
#Pg`0xiV  
7. 总结 3k/E$wOj  
 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)。 U|Fqna  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 7@<.~*Bl6  
 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。 Ct)58f2  
 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。 ({t^/b*8  
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QQ：2987619807 Nq`;\E.M