[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。 WXL.D_=+  
`39U I7  
1. 建模任务 =$Z'F<|d  
}2@$2YR[  
HPQ,tlp6j  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 #p>PNW-  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 RFdN13sJv  
f@mM&e=f  
2. 建模任务：正弦光栅 \=<.0K A~  
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x-z方向(截面视图) J:(l&  
#a&Vx&7L  
HChewrUAn  
光栅参数： C@-JH\{\T#  
 周期：0.908um ^ytd~iK8  
 高度：1.15um N_0O""d  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341)  2~)]E#9  
)94R\f  
3. 建模任务 =DgD&_  
UPC& O  
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oYzC8/r  
l?q^j;{Dw  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 m[pzu2R  
(2(hl--'n  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 i/L1KiCLx  
[xC (t]S-  
vIJdl2(^E  
|]Xw1.S.L  
4. 光滑结构的分析 [F%\1xh  
QEPmuG  
tv2dyC&a  
OW>U5 \q  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 _W+TZa@_  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% "J9+~)e^!  
sw1XN?O  
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'e)t+  
5. 增加一个粗糙表面 Oq("E(z+f  
T^'i+>F!w  
#/:[ho{JQ  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 yZ{YIy~  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 Qi%A/~  
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ZBGI_9wZ  
y+Pu
kHY  
E(oNS\4  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 u-Vn
mig9  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 m^7p
bJ\|  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 "@n$(-.  
Cur)|  
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6. 对衍射级次效率的影响 uxcj3xE#d  
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粗糙度参数： iT%UfN/q=I  
 最小特征尺寸：20nm }fhVn;~}8  
 总的调制高度：200nm rLnu\X=h$  
 高度轮廓 !CWqI)=  
*8N~Zmz  
Ov9.qNT  
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$W09nz9?  
 效率 Gc'HF"w  
A!J5Wz>Q5  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ^j` vk  
5
&>(|Y~I  
B}(YD;7vJ  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ^uj+d"a)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ?`vb\K<5H;  
Xy{b(b;9  
iqU}t2vFrj  
C@[:}ZGMV  
 效率 6Z"%vrH  
E'ZWSpP  
 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。 _)|!.r&)63  
*0U(nCT&m  
粗糙度参数： _EY:vv
 
 最小特征尺寸：40nm HCu1vjU(]  
 总调制高度：200nm a'\`Mi@rb  
 高度轮廓 1>2397  
=nsY[ s<  
7Ctm({I-  
'i,<j s3\f  
 效率 rf~Ss<  
h{m
]n!  
&F:7U!  
#RSxo 4  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 l]ZUKy  
OYKV*  
HGKm?'['  
粗糙度参数： -or9!:8  
 最小特征尺寸：40nm B|Omz:c  
 全高度调制：400nm @
@5u{K  
 高度轮廓 " JRlj  
J7xZo=@k  
8RK\B%UW  
 效率 `i{:mio  
6?74l;  
s?2;u p*D  
n`hSn41A  
MT*b+&1e  
 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。 u Qj#U m8  
7#&sG  
7. 总结 H!A^ MI  
 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)。 H(X~=r  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 vQh'C.  
 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。 hImCy9i}  
 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。 gK>Vm9rO  
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