[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。 z/Kjz$l!  
~*-%tFSv  
1. 建模任务 M< 1rQW'  
~dm/U7B:  
"+@>!U  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ?L'4*S]  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 IcDAl~uG  
OZ9ud ]@\  
2. 建模任务：正弦光栅 J:  T  
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x-z方向(截面视图) ee7{5  
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+kXj+2  
光栅参数： Q 6)5*o8n  
 周期：0.908um |rhCQ"H  
 高度：1.15um $zR[2{bg  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) ^-Knx!z  
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3. 建模任务 [&B}{6wry  
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|K jy4.2  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 Z ^w5x:  
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 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 )}KQtkU8:  
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4. 光滑结构的分析 Hh<3k- *d  
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Kr*s]O  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 OGC|elSM  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 2|8&=K /  
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2Y2J)5,  
5. 增加一个粗糙表面 G]T A7~VT  
vcsMU|GGh  
>~% _U+6  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 .).*6{_  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 yzml4/X  
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[8sL);pJO  
f7Dx.-  
ic+tn9f\  
Ju~8C\Dd  
1 ^k#g,  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ZV=)`E`I|  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 GsG9;6c+u  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ?D^l&`S  
'x-PQQ  
4/rdr80  
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6. 对衍射级次效率的影响 F>F&+63Q-  
TAbC-T.EV  
dB^')-wA  
粗糙度参数： ]('isq,P  
 最小特征尺寸：20nm r}gp{Pf7e  
 总的调制高度：200nm ON$^_l/c  
 高度轮廓 n-cz xq%n  
zqq$PaH*  
b~Qd9Nf  
">? y\#OA  
#\&jM -.-  
 效率 )eFq0+6*)  
$X%w9le  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 fRTQ5V  
D;VFMP  
U 9?!|h;7  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm *(~=L%s  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 iCouGd}  
XG5mfKMt+  
iG[an*#X  
jocu=Se@  
 效率 8bB'[gJ]{  
F
afOd9>AO  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 C#5z!z/:%  
~6nq$(#  
粗糙度参数： j
HOE%  
 最小特征尺寸：40nm 07T"alXf:A  
 总调制高度：200nm (+Yerc.NQt  
 高度轮廓 F1@gYNbI,  
6 ]@H.8+  
C^po*(W6  
,R j{^-k  
 效率 p5!=Ur&Ac  
r )cGee  
1RtbQ{2F;  
,qgph^C  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 dpO ZqhRs.  
+_8*;k@F'  
FuNc#n>  
粗糙度参数： nQc]f*  
 最小特征尺寸：40nm -Fodqq@,  
 全高度调制：400nm +jFcq:`#UG  
 高度轮廓 b7It8  
 R1YRqk  
RZ!-,|"cwL  
 效率 21$YZlhJ  
{XMF26C#  
/-wAy-W  
P9/5M4]tt  
7_WD)Y2yS  
 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。 .`84Y
 
K.cMuh  
7. 总结 (u81
p  
 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)。 VRYj&s'@  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ZZf-c5g  
 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。 "-Lbz)k  
 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。 x4cP%{n  

经典，学下。。。，，