[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。 pd:7K'yaw  
}%p:Xv@X!  
1. 建模任务 H.\`(`6  
g]lEG>y1R  
n1J u=C  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 :~ pGHl  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 M2Jf-2  
ZA+dtEE=f9  
2. 建模任务：正弦光栅 .ojEKu+EJ'  
[EDX@Kdq)  
x-z方向(截面视图) N2O *g`YC  
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tsAV46S  
光栅参数： ?>Sv_0  
 周期：0.908um T[Zs{S  
 高度：1.15um &J)<1!|  
(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) >=[uLY[aK  
d #1Y^3n  
3. 建模任务 Q]YB.n3  
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QQBh)5F  
>x{("``D0y  
8@;]@c)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。 g%&E~V/g$  
se\fbe^0  
 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。 C3}:DIn"w  
SI=$s>1  
h+}BtKA  
r,Uk)xa/^  
4. 光滑结构的分析 j{%;n40$  
C`hdj/!A  
LH5Z@*0#  
&eHRn_st5b  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 E`.xu>Yyj  
 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% n9'3~qVZ  
8M99cx*K  
,AP0*Ln  
IMkE~0x4</  
5. 增加一个粗糙表面 M]s\F(*ib  
wtw=RA  
\rS*\g:i  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 AJ\&>6GZ(b  
 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。 z&6_}{2,]  
 k,:W]KD  
DZSS  
&DLWlMGq  
G?s9c0f  
cUY-  
jH< #)R  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 KqK]R6>  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ;P91'B~
t  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 V|8'3=Z=
 
P8eCaZg?(3  
.nPOjwEx&Y  
j'D%eQI,V  
6. 对衍射级次效率的影响 ?9`j1[0  
w:5?ofC  
ON,[!pc  
粗糙度参数： k+J%o%* <  
 最小特征尺寸：20nm `D4Wg<,9  
 总的调制高度：200nm o701RG~)  
 高度轮廓 ` ,\b_SFg  
danPy2  
g(@F`W[  
,"EaZ/Bl/  
> Vm}u`x  
 效率 TxJk.
c  
_4by3?
<c  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 B!wN%>U  
$94lF~  
UY3)6}g6  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm {KG}m
'lx  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 76l. {TXF  
tm~9XFQ<  
287j,'vR  
Z
)7{~xq  
 效率 K2xB%m1LK  
Z>g72I%X  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ~P\4 N  
|5^ iq
W  
粗糙度参数： YK/? mj1x  
 最小特征尺寸：40nm y\??cjWb]  
 总调制高度：200nm ?MH=8Cl1w  
 高度轮廓 k=s^-Eiu  
pr<u 5  
p/{%%30ke  
NfoHQU<n  
 效率 ?/.])'&b  
m6i ,xn  
9K$ x2U  
sl$6Zv-l%0  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 bW
`nLiw}%  
N3u06  
S)EF&S(TC  
粗糙度参数： jkk%zu  
 最小特征尺寸：40nm nvR%Ub x  
 全高度调制：400nm }ILBX4c  
 高度轮廓
?8O5%IrJ  
!KI^Z1dP(  
6 wN*d 5  
 效率 02,t  
]!TE  
.rBU"Rbo  
[[[C`H@  
JZ}zXv  
 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。 G8}owszT  
,1I-%6L  
7. 总结 wqG#jC!5  
 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)。 #x.v)S  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 :}NheRi  
 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。 y(DT^>0  
 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。 f>Rux1Je4  
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