[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。 Y=t?"E  
P=l 7m*m  
1. 建模任务 k~)@D| ?  
nf1O8FwRb  
Wg,7k9I  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 9 !$&1|,*  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 oxL)Jx\c9A  
>R5A@0@d5  
2. 建模任务：正弦光栅 `\GRY @cg  
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x-z方向(截面视图) (__$YQ-  
88l1g,`**  
$PRUzFZ  
光栅参数： oU se~  
 周期：0.908um \i+Ad@)  
 高度：1.15um 9sI&d  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) LXaq  
dh9@3. t  
3. 建模任务 LW k
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5p6/dlN-a  
3aU5rbi|B  
bo1J'pU  
.5);W;`X  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ESU
O I  
oW^>J-  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 !{fu(E  
,4Q8r:_ u  
+*,!q7Gt  
xojt s;n   
4. 光滑结构的分析 ix$ ^1(  
2qojU%fiH  
@ qi|}($  
O(V
WJ@EHn  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 (<rE1w2s:  
 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% 'n=bQ"bQu  
|P`b"x  
hQ(^;QcSu  
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5. 增加一个粗糙表面 .)=*Yr M  
\GQRpJ#h1  

~`="tzr:  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 y4l-o  
 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。
P_'{|M<?  
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8:)[.  
9HEqB0|ZRu  
_`gkYu3R+  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 m.!LL]]  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 5*+DN U@  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 #Hz9@H  
j Neb*dPoK  
_>n)HG  
A+GRTwj  
6. 对衍射级次效率的影响 zyO=x4U8  
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8#g}ev@|u  
粗糙度参数： wVFa51a)yy  
 最小特征尺寸：20nm cJbv,RV<  
 总的调制高度：200nm x;`Gn_  
 高度轮廓 ~@*q8lC  
i/I  
(X-( WMsqQ  
|vm-(HY!  
}h1LH4  
 效率 _'17C/  
(+;D~iN`k  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 oV;sd5'LG  
yz!L:1DG  
EpKZ.lCU  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm $y,KDR7^  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 65JG#^)KaX  
j,;f#+O`g  
l)o!&]2  
U,7  
 效率 /4O
Qx0Xmm  
`xHpL8i$5  
 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。 8(l0\R,%+z  
38
m9t'  
粗糙度参数： ("PZ!z1m1  
 最小特征尺寸：40nm |bSAn*6b  
 总调制高度：200nm .a :7|L#a  
 高度轮廓 rqiH!R  
tmoCy0qWz  
SmD#hE[  
TTl9xs,nO  
 效率 d*e8P ep  
F):kF_ho  
_<jU! R  
|v@_~HV
 
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 F.x7/;  
IKnf  
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粗糙度参数： 9S17Lr*c  
 最小特征尺寸：40nm UMBeY[?  
 全高度调制：400nm x1`(Z|RJ  
 高度轮廓 9<y{:{i  
K$D+TI)  
*0@Z+'M?  
 效率 yK"\~t[@X:  
fKFD>u0%  
LgX2KU"  
%%n&z6w-  
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B$  
 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。 T,a{mi.hNR  
42hG}Gt  
7. 总结 PWvTC`?  
 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)。 ws,?I
mA  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 "QS(4yw?jg  
 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。 +}(]7du  
 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。 % q!i  

经典，学下。。。，，