[技术]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。 @vyEN.K%mm  
_s#]WyU1g  
1. 建模任务 iKV|~7
nwO  
&g&,~Y/z;  
^h2+""  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 VgIk'.  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 B }euIQB  
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cS#  
2. 建模任务：正弦光栅 COu5Tu^  
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x-z方向(截面视图) C]8w[)d[`;  
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IB|6\uKn  
光栅参数： }DM W,+3  
 周期：0.908um {[tmz;C  
 高度：1.15um HVoPJ!K3  
(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) MXfyj5K  
d]E={}qo&  
3. 建模任务 ]?H12xz  
Q"~%T@e  
7F0J*M  
0Zwx3[bq6K  
 c`\/]  
 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。 G.<0^q,  
1}Q9y`65  
 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。 B
RM `/s  
G^nG^HTo5  
"*D9.LyM  
u8KQV7E  
4. 光滑结构的分析 n/(}|xYU  
48^C+#Jbc  
3%(r,AD  
=cS5f#0  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 !ITM:%  
 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% 1c#\CO1l  
9#P~cW?  
>'q]ypA1  
"1^tVw|  
5. 增加一个粗糙表面 y[.lfW?)  
.rO~a.kG  
X9|*`h<  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 h7fytO  
 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。 K;"oK  
X$\CC18  
x3FB`3y~s  
7glf?oE  
~<<32t'S:  
$8U$.~v  
v5\ALWy+p  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 eL"'-d+]  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 mMXDzAllB  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Gr&e]M[l  
>Tl/3{V  
xS%
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P.q7rk<  
6. 对衍射级次效率的影响 GqsV6kH  
goyDG/  
AEnkx!o  
粗糙度参数： @0PWbs$  
 最小特征尺寸：20nm 6?%$e$s  
 总的调制高度：200nm H/M]YUs/3  
 高度轮廓 +,YK}?e  
7J5jf231  
(n.IK/:  
3GKKC9C6  
2
4 [cU  
 效率 F7jkl4  
:TP4f ?FA  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Hpz1Iy@  
Tim/7*vx  
(?'vT%  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm P3W3+pwq  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 s 7wA3|9  
Q~ Ad{yC  
G)NqIur*Z  
>6&Rytcc]  
 效率 YU6|/ <8  
r*mSnPz\q  
 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。 zQ,M795@EA  
"{E%Y*  
粗糙度参数： X,G"#j^  
 最小特征尺寸：40nm g}Lm;gs!>  
 总调制高度：200nm mDp8JNJNE  
 高度轮廓 Ws2?sn#x  
EX!`Zejf  
G#`  
/SM 7t_  
 效率 Z-4/xi7  
@N<h`vDa  
OY81|N j  
qTbc?S46pt  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 <w*WL_P  
X!~y&[;[C  
6A=k;do  
粗糙度参数： di+|` O  
 最小特征尺寸：40nm 9^H.[t  
 全高度调制：400nm *'H\`@L  
 高度轮廓 F?FfRzZ[  
z#`Qfvu6Hi  
\v=@'  
 效率 J[uH@3v  
3:#6/@wQ  
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7:w  
x)eF{%QB  
iyR"O1]  
 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。 Hq gg*4#  
-~JYfj@  
7. 总结 n,s7!z/  
 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)。 UEx<;P8rP  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 6XCFL-o-  
 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。 qgfP6W$  
 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。 *]R5bj.!o  

经典，学下。。。，，