[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。 ^C:{z)"h  
g`)/x\  
1. 建模任务 PK-}Ldj  
c;b[u:>~-  
e<L 9k}c  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 'TK$ndy;7}  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 t7*G91Hoq&  
Gh$y#0qr  
2. 建模任务：正弦光栅 } Jdh^t.  
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x-z方向(截面视图) r>@ B+Xi  
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~4=]%XYz  
光栅参数： [NCXn>Z  
 周期：0.908um =0PNHO\gl  
 高度：1.15um Lem\UD$D`  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) =#.8$oa^  
K'iS#i7  
3. 建模任务 ++T "+p  
S<y>Y  
XDP6T"h  
VGTeuu5i  
7zJrT5   
 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。 ]|C_`,ux  
'FPcAW^8  
 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。 rnMG0  
@H3s2|  
fw1;i  
pjX%LsX\  
4. 光滑结构的分析 E,*JPK-A x  
wL8bs- U  
d5w_[=9U  
12:h49AP  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 DGa#d_I  
 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% fH#F"^A  
DU/9/ I?~  
|aI|yq)  
c ,h.`~{  
5. 增加一个粗糙表面 w2uRN?   
0%h[0jGj  
=1{H Sf
 
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ,-cpsN  
 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。 vI pO/m.3  
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EFa{O`_@U  
RlI W&y  
vKU]80T  
"B|nhd  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ;H7EB`  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 wq:b j=j  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 rt5oRf:wY  
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6. 对衍射级次效率的影响 Qag|nLoT  
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粗糙度参数： iN:G/ss4O  
 最小特征尺寸：20nm ]iz_w`I\  
 总的调制高度：200nm FSW3'  
 高度轮廓 cwH,l$  
SBCL1aM  
(,- 5(fW  
R7E]*:0}  
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 效率 $Qn&jI38  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 p&k0Rx0Q3  
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Ep^B
,;~  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm (A7T}
znG  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 E0sbU<11  
K%Usjezv&  
Mq+viU&   
tpv?`(DDU  
 效率 >[Xm|A#  
P\D[n-&  
 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。 |x1
$b7  
fl!mYCPv  
粗糙度参数： 98D{{j92  
 最小特征尺寸：40nm hVlyEsLg  
 总调制高度：200nm Z7`5x  
 高度轮廓 +<)tql*  

TZ^{pvBy  
1P5*wNF  
i FC"!23f  
 效率 5T!&r  
vg+r?4Q3  
PLO\L
W  
l0gH(28K  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 =L:[cIRrT;  
|C~Sr#6)7  
&(lMm)  
粗糙度参数： R
M)1*l`!E  
 最小特征尺寸：40nm * zd.  
 全高度调制：400nm s ;48v  
 高度轮廓 k%"$$uo  
'"Bex`  
=ft9T&ciD  
 效率 }j&O/Up  
'g. :MQ8  
Bfbl#ZkyL  
g;$E1U=R-E  
w+Ad$4Pf
"  
 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。 gs$3)t  
!.9l4@z#  
7. 总结 RI?NB6U  
 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)。 OlIT|bzkb  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 l#b:^3  
 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。 ?A|zRj{  
 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。 H!p!sn  
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