[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。 v47Y7s:uQ  
d ]R&mp|'  
1. 建模任务 Wz',>&a  
>,wm-4&E  
n$&xVaF|  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 D-JG0.@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 vau0Jn%=ck  
FwKT_XkY  
2. 建模任务：正弦光栅 '7Q5"M'  
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x-z方向(截面视图) s~V%eq("}  
j+YA/54`  
Q4i@y6z  
光栅参数： ~;> psNy  
 周期：0.908um sTv;Ogs.  
 高度：1.15um ]#x!mZ!  
(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) ?Zu2=<DU  
JO{Rth  
3. 建模任务 M@%$9N)gd  
`tZm  
>LS*G qjq  
FyY<Vx'yQ  
|:Q`9;  
 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。 XpS].P9  
;]XKe')  
 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。 *c<0cHv*  
98O0M#|d  
walQo^<  
` 9iB`<  
4. 光滑结构的分析 ] /w:5o#  
b8o}bm{s  
kIR?r0_<G6  
1VRexp  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 c0}* $e  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ,-({m'  
<B"M} Y>_P  
98"/]ER
J  
gN./u   
5. 增加一个粗糙表面 %z9eVkPI~  
U5_1-wV  
rsSE*(T t  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 01~&H8 =  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 PH$fDbC8  
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=gG_ %]``R  
rwYlg:  
--X1oC52A  
ea7l:(C  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。  0C3s  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 9j6##@{  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ;ndsq[k>  
60*;a*cy  
WcE{1&PXx  
*p&c}2'  
6. 对衍射级次效率的影响 '8O(J7J  
UBN^dbP*  
gtizgUS7  
粗糙度参数： u>e4;f`F  
 最小特征尺寸：20nm d`M]>EDXp  
 总的调制高度：200nm Av3qoH)[<  
 高度轮廓 *C>B-j$  
H?ZlJ|/c  
,sU#{.(  
Y%1J[W  
vO2I"Y*\  
 效率 qJ\tc\
  
HkH!B.H]  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 IO, kGUS  
jSY&P/[xb  
M@
LI(;  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm IIn0w2:i  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 @I`X{oAA  
OIT9.c0h  
o\Ocu>:  
lP9XqQ(  
 效率 z% ln
}  
3M/iuu  
 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。 Z @:5vo  
AYB =iLa  
粗糙度参数： *""JE'wG  
 最小特征尺寸：40nm (6Ssk4  
 总调制高度：200nm ?2#!63[Kg  
 高度轮廓 yS*s[vT  
#1>DV@^F  
UIpW#t  
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sa.X  
 效率 uU&,KEH  
&3jq'@6  
x2 s%qZ#  
V
!Cu%4  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 $}{u6*u.,  
HkGA$  

T?p'R  
粗糙度参数： A
fpj*o  
 最小特征尺寸：40nm 95`Q=I|i  
 全高度调制：400nm !^o(?1  
 高度轮廓 BE&P/~(C  
I|RMxx y;  
+Lq;0tRC  
 效率 D][e u
B  
5kX#qT=  
x2P}8Idg?A  
'Gn-8r+  
cBgdBPDa  
 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。 HwE1cOT  
buIy+  
7. 总结 6
SYQRK  
 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)。 A578g  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 &e#>%0aS  
 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。 R.(cGZS  
 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。 $On  

经典，学下。。。，，