[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。 mhTi{t_fHM  
<*I%U]  
1. 建模任务 5k/Y7+*?E  
UOh%"h  
P,1[NW  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 3!]S8Y*LQP  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 24;F~y8H  

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2. 建模任务：正弦光栅 Y [8~M8QX  

p) #7K  
x-z方向(截面视图) lI#Ap2@  
xB.h#x>_`  
gr]:u4}  
光栅参数： G .PzpBA  
 周期：0.908um y"5>O|`  
 高度：1.15um liu%K9-r  
(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) jvGGIb"&1  
rDr3)*H?0  
3. 建模任务 ue?e}hF  
Qv~KGd9  
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k.UQT^.  
ib$_x:OO"  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 hRKAs ]^j  
/"$A?}V  
 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。 BT[jD}?  
*>b*I4dz  
%OS}BAh^i  
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4. 光滑结构的分析 'x
'.[=;  
kl(id8r  
oaxCcB=\  
Na6z1&wS  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 j^ y9+W_b  
 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% s+9q`k^  
vR;?~^{*s  
\J@i:J6x$1  
lt:xN?--A?  
5. 增加一个粗糙表面 k(

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5G$sP,n  
&356   
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 K chp%  
 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。 V_)G=#6Dy  
?\_\pa/+  
d#Hl3]wT  
~3,>TV  
s"tyCDc.c  
"t[9EbFL  
B;k3YOg  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 B;[ai?@c(_  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ]Tv0+ Ao  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 :[hZn/  
=IbDGw(  
}(*eRF'  
`,-w+3?Al  
6. 对衍射级次效率的影响 xK7xAO  
H]^hEQ3DT  
Z>9uVBE02  
粗糙度参数： i.O670D  
 最小特征尺寸：20nm olHT* mr  
 总的调制高度：200nm C2l=7+X#W  
 高度轮廓 Rw j4  
uItzFX*  
r4X0. mPY*  
O %x<  
U,;a+z4\  
 效率 DQ#rZi3I  
V*}xl
xSL  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 %A]?5J)Bi  
t[dOWgHi  
6"OwrJB  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Z}b25)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 { :^;byd  
0.MD_s0)>  
O)2==_f\  
,b b/ $   
 效率
d*}dM"  
||xiKg  
 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。 "7G>  
4@q
HS0$  
粗糙度参数： ~!t#M2Sk  
 最小特征尺寸：40nm RWX?B  
 总调制高度：200nm \sSt _|+  
 高度轮廓 Qru iQ/t  
[Yi;k,F:  
u0o}rA  
-za+Wa`vH  
 效率 5{PT  
5.IX  
lR
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x  
bXiOf#:''  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 I`% ]1{  
nq/SGo[c  
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粗糙度参数： Y&![2o.Q  
 最小特征尺寸：40nm 9"g!J|+  
 全高度调制：400nm C>MEgGP  
 高度轮廓 dcn/|"jr  
@P'("qb~  
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)`  
 效率 pHftz-RS!  
z1AYXW6F  
G`D~OI  

WDF;`o*3  
?D\6@G:,#@  
 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。 /b;GC-"v  
j%q,]HCANh  
7. 总结 +";<Kd-  
 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)。 J#/L}h;qH  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 .Fl5b}C(  
 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。 Z=I+_p_G  
 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.%)|  

经典，学下。。。，，