[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。 |@d}O8  
K:kb&W  
1. 建模任务 /I1n${{5  
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Ko9y  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 iq?T&44&  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Z_edNf}|  
)MLbE-@  
2. 建模任务：正弦光栅 J7C?
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x-z方向(截面视图) BTYYp1  
B/qN1D]U.  
9W+DW_M  
光栅参数： |(2#KMEWa  
 周期：0.908um sDR Av%w  
 高度：1.15um Xit@.:a;  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) -ah)/5j  
_~{J."q  
3. 建模任务 ){z#Y#]dP  
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Q`6hJgyL  
m/jyc# L:u  
m#G,m  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 >mpNn  
Mk=*2=d  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 [s\8@5?E  
C[hNngb7R  
8a]g>g  
MK@rx6<9  
4. 光滑结构的分析 mxBx?xM-  
0v9i43[S|J  
!Q<3TfC  
Vgkj4EE  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 l:bbc!3  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ZMr[:,Jp  
oM^vJ3  
Cg%Owe/E?0  
2hso6Oy/v{  
5. 增加一个粗糙表面 nk_X_y  
iOCs%J  
+-SO}P  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 z
Hg=K /  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 W8u&5#$I  
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T&.G  
F(Zf=$cx  
g.blDOmlc  
i%F2^R@!q/  
Z__fwv.X[  
|uz\XK  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 W1Fhx`  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 2A =Y  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ,UC|[-J  
"VHT5k  
k h*WpX  
!>ZBb\EyK  
6. 对衍射级次效率的影响 Vr"'O
6  
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KF@%tR}V{  
粗糙度参数： VAjl?\}6  
 最小特征尺寸：20nm 6/Yo0D>M$  
 总的调制高度：200nm #O,w{S  
 高度轮廓 8.^`~ta  
@jjxgd'%&  
T][c^K*  
E BoC,{R#  
wu11)HFL|z  
 效率 cyP+a  
Mae2L2vc  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 t5S|0/f  
#Tag"b`  
zFipuG0
2  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 5 8L@:>"  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 0)\(y   
{R[V  
s?;V!t  
7mv([}Va  
 效率 >gq=W5vN(  
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 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。 aO?KRn  
-kP2Brm  
粗糙度参数： Q>;Aq!mr=  
 最小特征尺寸：40nm jjv'"K2  
 总调制高度：200nm w)qmq  
 高度轮廓 D'{o3Q,%K  
|HJ`uGN<b  
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8cnSO  
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 效率 S;iD~>KP  
|F'eT 4  
RtxAIMzh?  
KyDd( 'i  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 0$Zh4Y  
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14$XV  
粗糙度参数： : 4lR`%  
 最小特征尺寸：40nm A,4} $-7  
 全高度调制：400nm [AD%8H  
 高度轮廓 'Cz]p~oF  
e$Y7V  
?vF8 y;Jh  
 效率 6 !fq658  
wa&:86~l?  
[Q6$$z92Q  
2JeEmG9  
l+`CgYo  
 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。 8F)9.s,*  
LS#_K-  
7. 总结 673G6Nk  
 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)。 {+kWK;1  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 X.q#ZpK  
 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。 U}=H1f,  
 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。 xs"\c7pC  
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