[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。 =v1s@5;~  
{P(IA2J'S  
1. 建模任务 4TUe*F@ ML  
;<MHDmD  
#2|sS|0<  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 X2Y-TET  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 N(/DC)DJg  
SC"=M^E  
2. 建模任务：正弦光栅 ]'MLy#9  
D6c4tA^EO  
x-z方向(截面视图) Ch^Al2)=  
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O" n/.`  
光栅参数： ?5"~V^L3  
 周期：0.908um 5=5~GX-kr  
 高度：1.15um ]@>bz
  
(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) MvJEX8M  
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3. 建模任务 Q{V|{yV^y  
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;&?NuK  
 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。 [u=b[(  
-.i1l/FzP  
 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。 !SKEL6~7  
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GS4!c8>  
4. 光滑结构的分析 lRX*\M\`  
[gQ*y~N  
NA!;#!  
HmAA?J}  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 dGTAZ(1W  
 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"-cX)  
~g~z"!K  
7-Fh!=\f/  
dEJ>8e
8  
5. 增加一个粗糙表面 -D`*$rp,  
X#Ajt/XQ  
;HgV(d#X  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 gBf%9F  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 [#$z.BoEo  
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5!N
K  
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lX;2~iW{/  
7.hn@_  
Zii<jZ.)<  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 *R0Ae 4  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 G<Z|NT  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 xmT(yv,  
w*f.Fu(su  
tHJ#2X#Y.  
U;LbP-{B  
6. 对衍射级次效率的影响 2~K.m@U}!Z  
*U)!9DvA  
K#}DX
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粗糙度参数： OGzth$7A  
 最小特征尺寸：20nm ~ubGx  
 总的调制高度：200nm dl6d!Nz*  
 高度轮廓 ?Xx,[
Z&  
kViX FPW  
%mAgE\y25  

2$jTj<.K  
> 't=r  
 效率 `sAz1/N  
? !MDg_oHd  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 hp@giu7  
2fu|X#R  
7^A;.x  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm wyMj^+ 2m  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 [ft#zxCJ  
x24  
l23_K7  
+FP*RNM  
 效率 k+f!)7_  
L6fc_Mo.EE  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ~ou*' w@  
&~29%Ns  
粗糙度参数： np}F [v  
 最小特征尺寸：40nm s+gZnne  
 总调制高度：200nm n\Uh5P1W"  
 高度轮廓 uHkL$}C  
 yS_,lS  
:<YcV#!P  
hu%UEB  
 效率 :[3{-.c  
}nvHEo  
x0
0"d$!  
WoHFt*e2  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ;;pxI5  
snT!3t  
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粗糙度参数： ?%J{1+hY  
 最小特征尺寸：40nm ZRf-V9  
 全高度调制：400nm #/Y t
4n  
 高度轮廓 AB'q!7NR  
m646|G5  
*y9 iuJ}  
 效率 XO~xbG7>gZ  
3@kiUbq7Eu  
o
>mZ$  
h@7Shp  
+|Z1U$0g  
 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。 !([Q1r{u  
.?UK`O2Q  
7. 总结 DBYD>UA  
 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)。 axW3#3#`  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 :A%uXgK<k  
 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。 /-Y*V*E  
 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。 2cY7sE068  
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