[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。 MCG~{#`  
^ w1R"qE"m  
1. 建模任务 Bz~h-  
3mz>Y*^?0  
B`EgL/Wg[  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 1\{F.v  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 RyD$4jk+T"  
@ xr   
2. 建模任务：正弦光栅 1e} 3L2rC  
R/|{?:r?:x  
x-z方向(截面视图) HE'8  
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+[
9"M+4-  
光栅参数： /MtacR  
 周期：0.908um ^4NH.q{  
 高度：1.15um #ySx
$WT;  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) D<6kAGE  
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3. 建模任务 4gENV{L  
1X.1t^HH:  
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Ts6X:D4,  
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 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ;d40:q<  
&N;6G`3  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 itvdzPO  
KZNyp%q  
s&</zU'  
UC@"<$'C  
4. 光滑结构的分析 (5_(s`q.  
~!kbB4`WK  
9Z 4R!Q  
k>`X! "  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 sA.yb,Fw  
 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% Km-B=6*QY  
5yID%  
$ 1ZY Vw  
bP@_4Dy  
5. 增加一个粗糙表面 Efl+`6`J  
}JsdgO&z  
{5JXg9um  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 (C%'I  
 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。 swrd  
i\G3 u#  
Q<pM tW  
 .@Cshj  
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Jt8 v=<@  
,}0pK\Y>$  
 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<Mr (z  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Sj?'T@  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 aJ5R
0Y,  
M&dtXG8<^  
DVl:s  
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6. 对衍射级次效率的影响 e+[J9;g  
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25L{bcng  
粗糙度参数： u+_#qk0NfK  
 最小特征尺寸：20nm 2OTpGl  
 总的调制高度：200nm ?H&p zY~H  
 高度轮廓 F`u~Jx8.*  
U?QO'H5  
&bRH(yF  
%}[??R0  
l;uEw  
 效率 5z_)  
z0sB*5VH  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 A?/?9Gr  
! bp"pa9  
v|GvN|_|  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm i*<,@*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 pP @#|T  
5kF5`5+Vj  
dQ[lXV[}v  
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9%gaK;  
 效率 C6n
4OU  
EB#z\  
 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。 =%L^!//c  
_MU'he^W  
粗糙度参数： 9O"?T7i"#  
 最小特征尺寸：40nm =EKJ!{  
 总调制高度：200nm 5+UiAc$  
 高度轮廓 v09f#t$;5  
Ut+mm\7  
"hfwj`U  
luMNi^FQ  
 效率 /y0 )r.R  
OH~t\fQ1Zf  
AOe~VW  
<da! #12L  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Cv|:.y  
(;"ICk&  
K +~  
粗糙度参数： %_ ~[+~#  
 最小特征尺寸：40nm "#7i-?=  
 全高度调制：400nm 1jL?z6S  
 高度轮廓 k=@Q#=;*[W  
?]t8$^m,;  
`&_qK~&/X  
 效率 4Qdg t*  
&[YG\8sxWa  
H)S3/%.|  
k2=uP8  

)oj`K,#  
 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。 c|7Pnx%gT  
5?b9[o+D  
7. 总结 ymKdRF  
 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)。 d>%_<pw  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 & zG=  
 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。 <fw[7=_)^  
 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。 |3i~?] A  
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QQ：2987619807 C>+U
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