[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。 02:`Joy2D  
nF,zWr[x  
1. 建模任务 t`eIkq|NxI  
OzTR#`oey  
F+D e"^As  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。  Oo~   
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 B\ZCJaMb  
&< FKcrZ,  
2. 建模任务：正弦光栅 G 40  
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x-z方向(截面视图) Psf{~ (Ii  
iDsY5l  
{"N:2  
光栅参数： 3r?T|>|  
 周期：0.908um 3?+t%_[  
 高度：1.15um *m'&<pg]X  
(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) w`/~y   
$P #KL//  
3. 建模任务 9'vf2) "  
4
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rx:7  
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UnZc9 6  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 dL1{i,M  
,s,AkH  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Pn?gB}l  
XWB#7;,R  
`0u)/s$  
iqWkhJphv  
4. 光滑结构的分析 uy|]@|J  
BG1hk!  
7VLn$q]:  
)~w bu2;  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 h6:|RGF  
 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% [XP\WG>s  
{JfL7%  
k/Q8:qA  
<yw=+hz[u  
5. 增加一个粗糙表面 H<*n5r(c  
MiMDEe%f%  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 \`*]}48Z  
 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。 4Ub7T=LG  
~KxK+6[ :  
L*{E-m/  
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HoZsDs.XZ  
0.U- tg0  
$A98h-*x  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 8
(!?y[  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Saks~m7,  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 @|d`n\%x  
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6. 对衍射级次效率的影响
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Ed#Hilk'  
粗糙度参数：
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 最小特征尺寸：20nm c$;Cpt@-j  
 总的调制高度：200nm ]-w.x
]I  
 高度轮廓 Z..s /K{  
V$ "]f6  
aM\Ph&c7e'  
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jZ<f-Ff0  
 效率 VE^IA\J x  
FMl_I26]  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 2KNs,4X@  
\"+}-!wr  
z'Ut9u  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm
u X(#+  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 M1K[6V!  
tG0 &0`  
$KsB'BZy  
'D^@e0.3  
 效率 fs,>X!l+  
+"VXw2R_e  
 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。 E$4Ik.k  
lt{"N'Gw6  
粗糙度参数： pH396GFIW  
 最小特征尺寸：40nm R1Q~UX]d=  
 总调制高度：200nm q)RTy|NJ^  
 高度轮廓 9lqD~H.  
OB+QVYk"  
vZ|Wj] ;o  
X1&c?T1 %[  
 效率 Z07SK 'U  
\*30E<;C_  
3Zm;:v4y  
Qt=OiKZ  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^:ehG9
 
%p^`,b}  
-8sB\E  
粗糙度参数： c,5y

H  
 最小特征尺寸：40nm F7`[r9 $  
 全高度调制：400nm Ne}x(uRn  
 高度轮廓 \WM"VT  
D|/ 4
),v  
q]gF[&QZ  
 效率 %5<X
a  
,veI'WHMB  
eMUt%zvb  
E<tJ8&IGk  
R7Z!  
 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。 Ym9~/'%]  
dK7BjZTJo  
7. 总结 ov|pXi<e  
 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)。 @5cY5e*i{  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 -\8v{ry  
 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。 #6 M3BF  
 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。 'I@l$H  
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