[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。 )<;Y-u.UW  
_] sn0rX  
1. 建模任务 g:D>.lKd  
#+HJA42  
BsqP?/  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 vkd.)x`J,  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 #9}D4i.`}  
bvr^zH,C  
2. 建模任务：正弦光栅 
FR4QUk  
?2;&O`x*  
x-z方向(截面视图) #Z`q+@@]A  
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m=A(NKZ  
光栅参数： K&ZtRRDd  
 周期：0.908um ," Wr"  
 高度：1.15um i,E{f  
(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) x?p1 HUK  
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3. 建模任务 )=Z>#iH1  
3<Zq ]jk?n  
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?{|q5n  
UkT=W!cq  
 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。 zRl3KjET  
~'iHo]9O  
 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。 ~u!|qM  
N^ds RYC  
W*4-.*U8a  
V2?=4mb  
4. 光滑结构的分析 YEs&  
g\(G\ tnu>  
uK#4(eY=W  
X_ cV%#  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 EXw
o,?I  
 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% a 3b/e8c  
$L>@Ed<  
2LL'J7  
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5. 增加一个粗糙表面 6C^ D#.S  
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\oXpi$  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 @ ZwvBH  
 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。 axRV:w;E<  
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VT%NO'0  
TJpD{p}  
OwUhdiG  
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vNY{j7l/W  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 [f-?ymmT  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 9ni1f{k  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 gX}8#O.K$  
Co_A/  
-M~:lK]n  
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6. 对衍射级次效率的影响
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Z{Qu<vy_  
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粗糙度参数： cLJ$M`e  
 最小特征尺寸：20nm C12Fl  
 总的调制高度：200nm KKPh~ThC  
 高度轮廓 &yTqZ*Yuk  
|
'8Nh  
'8.r-`l(  
+nhLIO{{L  
o>i4CCU+  
 效率 /cdC'g  
R)(T^V`{  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 V)-+Fd,=  
V`d,qn)i  
j'<<4.(  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm \0I_<  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 FZ<gpIv!NS  
[{,T.;'<j  
4Zddw0|2  
82qoGSD.  
 效率 fS:&Ak ];  
y`5 9A  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 SC!RbW@3  
TG?brgW  
粗糙度参数： !bx;Ta.  
 最小特征尺寸：40nm JT7nG.9  
 总调制高度：200nm =tn)}Y.<e  
 高度轮廓 Al^d$FaF  
o5O#vW2Il&  
0[# 3;a  
7\[@m3s  
 效率 1;8UC;,  
vjCu4+w($Z  
<CiSK!  
8)3*6+D  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 HTS0s\R$  
Hqx-~hQO  
P{jbl!UD7  
粗糙度参数： CL;}IBd a  
 最小特征尺寸：40nm ^_W#+>&--  
 全高度调制：400nm "ycJ:Xv49  
 高度轮廓 
j#x6  
4G0m\[Du  
|4zIfAO  
 效率 RnE4<Cy  
.bg~>T+<  
F6|]4H.3Q  
SmH=e@y~Lx  
fu ,}1Mq#  
 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。 ZzpUUH/r  
70nqD>M4  
7. 总结 5yo%$i8I  
 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)。 P=Jo+4O  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 n\'4  
 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。 H;LViP2K*  
 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。 (OL4Ex']  
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