[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。 <Bb$d@c  
`C`CU?D  
1. 建模任务 szMh}q"u  
EP&iG%(k  
{<iIL3\mC  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ln)_Jf1r  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 s;X"E=  
:\L{S  
2. 建模任务：正弦光栅
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CE-ySIa  
x-z方向(截面视图) y7dnXO!g9-  
ibex:W^  
6ND,4'6  
光栅参数： s/UIo^m  
 周期：0.908um bKj#HHy\I  
 高度：1.15um L=3^A'|  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) sXOGIv  
q.FgX  
3. 建模任务 2]C`S,)  
X{\>TOk  
G!T)V2y  
0[TZ$<v"  
S9}P5;u  
 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。 E{sTxOI$  
GM|gm-t<@  
 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。 "2(lgxhj  
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G^!20`p:  
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4. 光滑结构的分析 .,(bDXl?  
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6S N  
Dg%zNi2GS  
mza1Q~<  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 x0@J~ _0  
 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% x:b0G  
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UE  
zI8Q "b  
3g9xTG);eA  
5. 增加一个粗糙表面 Ox.&tW%@  
sh[Yu  
iJIPH>UMX  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 xcwyn\93)  
 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。 EMzJJe{Cv  
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_%w-y(Sqn  
HE(|x1C)j  
Yv }G"-=  
frbKi _1  
> xkl7D  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 zM"OateA  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 JDfkm+}uY  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 )Y}t~ Zfx  
bPEf2Z G4  
)+RTA y[k  
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6. 对衍射级次效率的影响
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N~_GJw@  
粗糙度参数： !}|n3wQ  
 最小特征尺寸：20nm `Gzuk
h  
 总的调制高度：200nm F2]v]]F!  
 高度轮廓 =:n>yZ3T  
`4__X;  
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W,5A|Q~  
F&.iY0Pt  
 效率 $cEl6(66iX  
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s+l  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Rnt&<|8G  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 2s>dlz  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 *,5V;7OR  
n3t1'_/TU}  
U*`7   
0b+OB pqN  
 效率
0ohpJh61Q  
Pf;'eOdp  
 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。 h!ZEZ|{  
Ks.m5R  
粗糙度参数： $,4;_4t  
 最小特征尺寸：40nm E</UmM+ R  
 总调制高度：200nm Vd~{SS2>  
 高度轮廓 S`gUSYS"w  
L ?g|:  
#-dfG
.*  
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 效率 *CZvi0
&  
EKoAIC*?p  
#3vq+mcn  
a5ZU"6Hi  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 4wh_iO  
sE@t$'=  
tgK$}#.*  
粗糙度参数： h~haA8i?{  
 最小特征尺寸：40nm ^IGutZov  
 全高度调制：400nm &S}%)g%Iv9  
 高度轮廓 gQ4Q h;  
5!u.w  
5_Yl!=
 
 效率 __r]@hY   
H((! BRl  

}ozlED`E  
<jE6ye(R  
zM{'GB+en  
 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。 3&'ll51t  
ss63/  
7. 总结 V{@ xhW0  
 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)。 $~vy,^  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Ug02G  
 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。 c=]qUhnH  
 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。 `RDlk  

经典，学下。。。，，