[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。 1HskY| X  
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CaC  
1. 建模任务 _J}ce  
=8X`QUmT  
"L1cHP~d  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 `mQY%p|  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 +&jWM-T"-  
_K)B  
2. 建模任务：正弦光栅 <P3r+ 1|R  
l:a+o gm3  
x-z方向(截面视图) qo}-m7  
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{W3%n*q  
光栅参数： A-~#ydv

 
 周期：0.908um L5
(rP\B  
 高度：1.15um 8Z4d<DIJ  
(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) S5
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3. 建模任务 8X!UtHml  
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8b[  
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v'a]SpE5  
hqnJ@N$yY  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 hmtRs]7  
)-Zpr1kD  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 n&iWYECz  
6dV@.(][a  
d@b0z$<s  
'&W`x5`t  
4. 光滑结构的分析 ';+;  
V2ypmkn8&  
>MUwT$szs  
`. /[/z-g  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 [@"H2#CQ  
 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% $|C%G6!s?@  
s24-X1d(9  
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Tg&{P{$  
5. 增加一个粗糙表面 Y:^~KS=Uz  
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V,<,;d fR  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 `=^29LC#  
 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。 iH9g5G`O  
U)zd~ug?m  
r6Lb0PzMf  
Xl#vVyO  
P0Ds7xh]h  
WVftLIJ  
Fla[YWS  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 m`g%\o^6i  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 "monuErg&  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 J{@gp,&e  
.i"v([eQ  
Z9i,#/  
P~#!-9?  
6. 对衍射级次效率的影响 {dg3 qg~  
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jHT4I>\  
粗糙度参数： b5_A*-s$M  
 最小特征尺寸：20nm %+
w>`k3(N  
 总的调制高度：200nm DGC-`z  
 高度轮廓 V8NJ0fF  
n8w|8[uV^  
GuV-[  
1#^[{XlAx  
}kT;UdIu;  
 效率 1i_~ZzX8  
k)[}3oq  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 -]Z!_[MlDF  
"]LNw=S  
}[!;c+ke  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm L:`|lc=^  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 x1/Usupi  
)"&-vg<  
`kwyF27v]  
vPi\ vU{  
 效率 lBR6O!sBP  
nOkX:5  
 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。 )3.udx  
b]g}h
 
粗糙度参数： $P^=QN5Bb  
 最小特征尺寸：40nm P;VR[d4e/  
 总调制高度：200nm t}cj8DC!  
 高度轮廓 C]WVH\Pp  
YJuaQxs  
Sj+gf~~  
!H~!i.m'-  
 效率 3_fLafA  
L FHyiIO  
;p BXAl  
.W,<]L '  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %sa
TyF,  
N?kXATB  
R{#-IH="  
粗糙度参数： ,<R/x
[  
 最小特征尺寸：40nm (^qcX;-  
 全高度调制：400nm 4-E9a_  
 高度轮廓 Wxjk}&+pVa  
e:AB!k^xp$  
*W(b=u  
 效率 bLCrh(<  
^dZ,Itho  
(-B0fqh=G  
To}L%
)  
/p<mD-:.M  
 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。 IhM-a Y y5  
MG8-1M  
7. 总结 $]|_xG-6{  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 b7aAP*$  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 /iy2j8:z  
 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。 5c{=/}Y  
 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。 mrFMdpaHl%  
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QQ：2987619807 ;NRm ,