[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。 +79?}|  
#7/_Usso  
1. 建模任务 8~u#?xs6  
rH8w||S2U  
"'~'xaU!=a  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 W52AX.Nm  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 o>';-} E  

R]0awV1b  
2. 建模任务：正弦光栅 ?A3pXa  
}`{aeVHT  
x-z方向(截面视图) o2He}t2o  
FQ*4?D,A  
/0uZ(F|>I  
光栅参数： [kDjht|$>  
 周期：0.908um qHt!)j9GKv  
 高度：1.15um rL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) Rq%g5lK  
$o?Wum  
3. 建模任务 |-bSoq7t  
mA
|!IhM  
Q?B5@J  
Ysz{~E'  
XI~2Vzht  
 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。 <iajtq<Z  
]2T=%(*  
 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。 6'3@/.  
Ix93/FAn  
R+ lwOVX  
G9TK)Nz  
4. 光滑结构的分析 Y4sf
2w  
vd c k  
\Azl6`Em  
rZ
/,^[T  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Vv~rgNh  
 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% )q&=x2`  
0zCe|s.S&  
lX/6u E_%  
*Em 9R  
5. 增加一个粗糙表面 RY2`v pv  
1a;Le8  
<03@cs  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ~+d?d6*c  
 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。 //2G5F;  
(D]l/akP  
yd2v_  
6q RZ#MC  
JEL=,0J  
6TvlK*<r=  
~'2)E/IeV  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 JhRXfIK>{  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 * xdS<  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ]X?~Cz/wl  
8;mn7XX  
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g^OU+7o  
6. 对衍射级次效率的影响 3/+9#  
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)T/"QF}<T  
粗糙度参数： p&ytUTna  
 最小特征尺寸：20nm `d2}>  
 总的调制高度：200nm KY9sa/xO  
 高度轮廓 !:P
F |dZ  
Sd'!(M^k3  
+VE }c  
c+c3C8s*8  
-(V]knIF  
 效率 Me;@/;c(  
w-*$gk]  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 >H?l[*9  
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u;18s-NY  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ;|Idg"2  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 [0U!Y/?6lA  
M/C7<?&  
xq+$Q:f  
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 效率 
0|E!e  
`VX]vumG  
 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。 ~n9BN'@x  
/( %Q  
粗糙度参数： e0Cr>I5/e  
 最小特征尺寸：40nm *jM~VTXw
t  
 总调制高度：200nm p!BZTwP  
 高度轮廓 :M)B#@ c=  
S7&w r@  
~9c?g(0  

w|!>>W6J  
 效率 L/dG0a@1X  
L"6qS3[=  
xvOGE]n  
>Vz Gx(7q  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 :bFCnV`Q  
v1%rlP  
)/kkvI()l  
粗糙度参数： i lk\&J~I  
 最小特征尺寸：40nm awLN>KI]</  
 全高度调制：400nm a]XQM$T$  
 高度轮廓 tn!z^W  
N
)|mA)S)  
w=5D>]  
 效率 m"*j J.MX  
Hf!o6 o  
yk OJhd3  
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ZEi|\VU  
 Ht|No  
 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。 I:l<t*  
WtOpxAq  
7. 总结  *X- 6]C  
 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)。 l]D?S]{a  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 !i=LQUi.  
 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。 0; GnR0  
 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。
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