[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。 C]3:&dx9  
MLiaCG;  
1. 建模任务 hpbi!g  
M(C$SB>  
b&Laxki  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 S !lrnH  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 PQ;9iv  
zmu+un"\j  
2. 建模任务：正弦光栅 8N |K
  
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x-z方向(截面视图) uvR l`"Y  
CbxWK#aMmB  
UxF9Ko( ]d  
光栅参数：  V_
e  
 周期：0.908um b>#=7;  
 高度：1.15um nWK7*  
(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) TI2K_'  
{6
1Y;  
3. 建模任务 /<-=1XJI  
rR/{Yx4  
=w:)AWZ  
CGb4C(%-7  
UKTfLh  
 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。 MXDCOe~07  
1*6xFn  
 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。 cf^i!X0  
)J+A2>  
pp{p4Z   
R>5Xv%R  
4. 光滑结构的分析 d.Ccc/1-  
<$Sl%
DoS  
FJKlqM
5]  
Xx2t0AIB  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。  n0EW U,1  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% Bva2f:)K|  
/?b{*<TK  
0%q H=do6  
]O~$|
Wk
 
5. 增加一个粗糙表面 Z( "-7_  
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"(dI/}  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Aeo=m}C;  
 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。 i]4nYYS  
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1;B&R89}  
@o#Yq n3Y  
.wlKl[lE2  
@[f$MRp\  
>#gDk K  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Br{(sL0e  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 4M6[5RAW{  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 suFk<^3  
jT F"  
AGO"),  
)iK:BL*Nw  
6. 对衍射级次效率的影响 VeY&pPQ  
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N>Uxq&)!  
粗糙度参数： d%nX;w,   
 最小特征尺寸：20nm }*C  
 总的调制高度：200nm X8R:9q_  
 高度轮廓 %XZhSmlf
 
Di}M\!-[  
e{XzUY6  
8Z"f"  
-XK;B--c  
 效率 p&)d]oV>  
R?tjobk!  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 yx*<c#Uf  
Of$R+n.  
\IudS{ .?;  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm \j BA4?(S  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 a'n17d&  
j+q)  
G-R83Orl  
]w$cqUhM  
 效率 4sBvW  
WiQVZ{  
 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。 K@*4=0  
y9LO;{(  
粗糙度参数： [?qzMFb  
 最小特征尺寸：40nm KK6z3"tk5  
 总调制高度：200nm  s_+.xIZ  
 高度轮廓 h;y}g/HZ  
C~"UOFX  
V\e1NS  
,S<) )  
 效率 )l!`k  
o`7 Z<HF  
7sWe32  
qdmAkYUC  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ""|;5kJS4  
:=5X)10
 
1w7XM0SHcn  
粗糙度参数： ~Lg ;7i1L  
 最小特征尺寸：40nm B*Om\I  
 全高度调制：400nm ".N{v1  
 高度轮廓 YK$[)x\S  
qbCU&G|)  
#a2Z.a<V  
 效率 >}2 ,2  
mO(Y>|mm  
j8PeO&n>  
9}Z;(,6/.\  
fE&s 6w&  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 ,oSn<$%/q  
+xsGa{`  
7. 总结 6BEpnw>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)。 jt: *Y  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ^6F, lS_t  
 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。 ~RwoktO  
 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。 v}
D0t]  

经典，学下。。。，，