[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。 r`&|)Hx  
B  bw1k  
1. 建模任务 em[F|  
Kk>qgi$  
y,?G75wij  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 g&3#22z  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 cXcx_-  
: W^\ mH
 
2. 建模任务：正弦光栅 cIvYfgIo9  
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x-z方向(截面视图) 0?us]lx  
ZQ9oZHUm  
)H9*NB8%  
光栅参数： 
4spaw?j  
 周期：0.908um W)!{U(X  
 高度：1.15um %s2"W~  
(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) /=m9s  
7~ese+\smG  
3. 建模任务 G;HlII9x[  
Ik5jwfz  
pLQSG}N  
zQ5jx5B":  
z8(R.TB  
 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。 %DRy&k/T  
6L2*gO:r?  
 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。 Z;y}gv/{  
tOM3Gs~o6z  
]Ec[")"kT  
StZRc\k  
4. 光滑结构的分析 id tQXwa  
`Kc %S^C'  
e#6&uFce  
o`K^Wy~+k#  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 UW/3{2  
 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% !^l4EL5#  
Gr#rM/AfCK  
jqGo-C~  
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X^+  
5. 增加一个粗糙表面 ju^"vw  
Hx
2j=Q_dw  
'^ e/F)0  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 [ lzy &To  
 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。 sK 1m9  
 6I cM:x  
IN|i)?rh  
2Ph7qEBQ22  
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j,56Lh%1  
/y](mu"!  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 bmO__1  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Wl !!5\  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 moVa'1ul  
}&(E#*>x  
Q}Ze-JIL$  

w{r(F`  
6. 对衍射级次效率的影响 => uVp  
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粗糙度参数： )"_Ff,9Z!  
 最小特征尺寸：20nm c#n4zdQd]5  
 总的调制高度：200nm 5"}y\  
 高度轮廓 D0#T-B\#  
\2R`q*a+  
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oBRm\8 2|  
P^b:?%  
 效率 TRk ?8  
Lz9$,Y[  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 vNC$f(cQ  
wsf Hd<Z_  
V`g\ja*Y  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm bIb6yVnHi  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 B_."?*|w  
C,|
nmlDN  
G>=9gSLM  
PG^j}  
 效率 '<?v:pb9  
*or2  
 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。 yfM>8"h@  
#gX%X~w$F  
粗糙度参数： hF{x')(#l  
 最小特征尺寸：40nm ;}n9yci#  
 总调制高度：200nm 79{.O`v  
 高度轮廓 o%V @D'w  
vs\'1^*D  
<pTQpU  
ch0oFc$  
 效率 xta}4:d-Y  
MiSja#"+A  
Q$
xa  
<[Tq7cO0  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Qb!!J4|!  
7oZ@<QP'  
BKE\SWu  
粗糙度参数： -T
zI>Fz  
 最小特征尺寸：40nm RNv{n mf  
 全高度调制：400nm bGZhUEq  
 高度轮廓 !dfS|BA]  
J
h37pI  
b$dJ?%W  
 效率 E fP>O  
3)6+1Yc  
uSABh^  
p!HPp Ef+#  
Rro?q   
 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。 $Cz1C  
c=b+g+*xd  
7. 总结 t[]['Iosd  
 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)。 2wB.S_4"-<  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 q%OcLZ<,  
 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。 &_"ORqn&  
 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。 \ V[;t-  
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