[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。 w#wlZ1f  
$d M: 5y  
1. 建模任务 9^Q:l0|  
tuuc9H4B  
`QV}je  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Q}~of}h/  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ^GG6%=g'  
m5lMh14E  
2. 建模任务：正弦光栅 ?y82S*sb#  
cQ~}qE>I  
x-z方向(截面视图) W-:gU!{*#  
U`_(Lq%5W  
mw9;LNi\D  
光栅参数： `JyTS~v$  
 周期：0.908um Tx%6whd/'  
 高度：1.15um E]`)  
(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) Bi9b"*LN  
Fx2z lM&  
3. 建模任务 &o$E1;og  
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/gZrnd?  
S8mqz.  
qt5CoxeJ  
 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。 l\7NR  
'NF_!D  
 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。 [@Y<:6  
K*Y.mM)  
n.]K"$230  
`T2RaWR4=  
4. 光滑结构的分析 [O
Bj2=  
8`Fo^c=j  
59gt#1k  
6>ZUx}vYj  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Ql sMMIax  
 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% $lmbeW[0  
6r/NdI  
p
OQ'k>!  
GGk.-Ew@  
5. 增加一个粗糙表面 E+Z//)1Z  
Yz;Hu$/  
U^SJWYi<Y  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 {s!DRc]ln  
 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。 dABmK;  
#?.Yc%5B  
@O9.~6  
~;O|$xL  
@Y+YN;57  
YIo$  
|r5 np  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 1P(rgn:8e  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 3RG*:9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 w1B!z  
`oP :F[B  
IMLk{y%6  
U8L%=/N>B  
6. 对衍射级次效率的影响 (
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NXsDn&&O  
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粗糙度参数： 89T xd9X  
 最小特征尺寸：20nm !Kr|04Qp#x  
 总的调制高度：200nm 8P5yaS_  
 高度轮廓 "&*O7cs$pA  
$,$bZV  
s<VNW  
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y<(q<V#0!S  
 效率 RGFanP  
9/3gF)I}  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Oz(0$c  
yJ*`OU#  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm F N6GV  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 )
90Q  
l,j7I3&~%  
=K'X:UM  
B1)gudP`  
 效率 ?WPuTPw{
 
AyHhq8Y  
 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。 ybLl[K(D=  
278:5yC  
粗糙度参数： PyQt8Qlz  
 最小特征尺寸：40nm {Q9?Q?  
 总调制高度：200nm ~q]@Jp  
 高度轮廓 QOXG:?v\  
>np!f8+d"q  
'fpm] *ig  
BG ,ln(Vz  
 效率  I/YBL  
OpFe=1Q  
[7x,&  
+tOmKY  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %oPW`r  
y!_*CYZ~m  
zT$-%  
粗糙度参数： 8<V6W F`e  
 最小特征尺寸：40nm 38ac~1HjE  
 全高度调制：400nm matW>D;J  
 高度轮廓 co!o+jP  
r'bctFsD  
$sF'Sr{)y  
 效率 >
s0A.7,5  
Y9V%eFY5E  
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nZ%J9  
G<1)NT\u  
a,eR'L<"*-  
 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。 `^FAD   
d^uE4F}  
7. 总结 x=-dv8N?  
 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)。 R1'tW=  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Qm9r>m6p@N  
 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。 iczJXA+  
 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。 Iv,Ub_Ll9  

经典，学下。。。，，