[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。 wU9H=w^  
#]~l]Eq  
1. 建模任务 -$@$  
4)cQU.(*k  
NB["U"1[^E  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 t7t?xk!2  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 WRq:xDRn0  
uA'S8b%C  
2. 建模任务：正弦光栅 ,vxxp]#5  
t,YnweH  
x-z方向(截面视图) TpHvZ]c  
H
P$GI  
')bas#=uP  
光栅参数：  c"pI+Q  
 周期：0.908um l@h|
os  
 高度：1.15um O!,WH?
r  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 61XLL/=P  
*FINNNARB  
3. 建模任务 MR) *Xh  
FnoE\2}9  
sQ)D.9\~  
i42M.M6D$  
J'Z!`R|  
 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。 jGeil qPC  
z]^u@]@NC  
 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。 U)f;*{U  
t#fbagTON  
(}1:]D{)@V  
^:Mal[IR  
4. 光滑结构的分析 YqJ `eLu  
/M0A9ZT[  
k\ 2.\Lwb  
E`"<t:RzF  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ~36)3W[4  
 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% 6>fQe8Y  
H}nPaw]G  
xw>\6VNt  
(oftq!X2  
5. 增加一个粗糙表面 ]12ypcf  
_3;vir%)  
)jS9p~FS  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 LU=<?"N6  
 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。 aJ4y%Gy?  
XBmAD!  
2;v1YKY  
;Nd,K C0k  
' )0eB:  
T3JM8  
3eg)O34  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 dR^7d _!  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 \\Z{[{OZ  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。
hHu?%f*  
PsV1btq]  
kn^?.^dVX  
"B$r{ vG  
6. 对衍射级次效率的影响 Y`U[Y Hx  
$*KM%M6  
"1-gMob  
粗糙度参数： +s`HTf  
 最小特征尺寸：20nm :c_>(~  
 总的调制高度：200nm 0sQt+_Dl%L  
 高度轮廓 <%SG <|t  
'X$J+s}6&  
2fa1jl  
0+iaO"%  
1luRTI8^  
 效率 y|+n77[Gv  
.?Pghqq.  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 %VSjMZ  
~+HZQv3Y  
) ]y^RrD  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm d:_3V rRZ  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 k*U(ln  
<Rno;  
a%IJ8t+mn  
C<T)'^7z  
 效率
m?@0Pf}xa  
G]$.bq[v  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 .*x |TPv{  
pSPVY2qKX  
粗糙度参数： N!TC}#}l  
 最小特征尺寸：40nm @ uF$m/g  
 总调制高度：200nm b.4H4LV  
 高度轮廓 Q|CLis-  
$3BH82  
 g%.;ZlK  
0C,2gcq  
 效率 `yvH0B -  
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M:pg%  
hk7kg/"  
^p2_p9  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 T
``O!>J  
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|_H{B+.  
粗糙度参数：  (H*EZ  
 最小特征尺寸：40nm Z2t r?]  
 全高度调制：400nm >X$I:M<L  
 高度轮廓 4Gsbcl{  
7/UdE:~]*=  
0c,)T1NG>  
 效率 Vlka+$4!  
(TF;+FRW  
yf/c  
op|:XLR5  
#6'+e35^8  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 ?%]?#4bkc  
UEb'b,O_9  
7. 总结 _ft)e3Gf  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 Ed^F_Gg#  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 X *fle  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 /BaXWrd+  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 x392uS$#  
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