[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。 /gy;~eB01  
N>ct`a)BD/  
1. 建模任务 f,M$>!$V  
@aCg1Rm  
`yYgL@Zt  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 #yr19i ?  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 {k
?Y:  
FbFUZ^Zj  
2. 建模任务：正弦光栅 A$XjzTR  
Q(]-\L
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x-z方向(截面视图) ,C&h~uRi#f  
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D<++6HN&#  
光栅参数： '12|:t&7  
 周期：0.908um Vg \-^$  
 高度：1.15um 0Ba
L!^>  
(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) gP(-Op  
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3. 建模任务 q`$QroZT"  
n+Ag|.,|  
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z%Z}vWn  
 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。 d}l^yln  
>P0AGZ  
 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。 }(o/+H4  
p*npY"}v  
y'@l,MN{  
3gabk/  
4. 光滑结构的分析 e/Q[%y.X  
Q.yKbO<[  
2{V|  
c(Ha"tBJ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 l?FNYvL  
 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% :X4\4B*~  
~36c0 =  
GrQl3 Xi  
0x`:jz`  
5. 增加一个粗糙表面 HJcZ~5jf  
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l&|{uk  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 2~`dV_  
 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。 <=7)t.  
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i
q  
"mH^Owai  
F_r eBPx  
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^|K*lI/  

l:|Fs=\  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 n9J>yud|  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 _:K}DU'6  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 (w^&NU'e  
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u|  
&qpA<F@7  
~%}g"|o  
6. 对衍射级次效率的影响 #-f^;=7  
nWl0R=  
l|fd,  
粗糙度参数： 0Gs]>B4r/  
 最小特征尺寸：20nm % (.PRRI  
 总的调制高度：200nm XM 7zA^-  
 高度轮廓 Z0:BXtW  
\bsm#vY,  
0iB1
_)~  
w[+!c-A:H  
wS^-o  
 效率 nSC>x:jY5/  
.iYgRW=T  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 A+l"  
o{hKt
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>I!(CM":s$  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +OH."4Z  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 i~9)Hz
;!  
4HHf3j!5  
z7_./ksQ  
8(I"C$D!k  
 效率 ,-"]IR!,w  
Xm-63U`w5  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 Xo5L:(
?K  
+vnaEy  
粗糙度参数： =e+go ]87x  
 最小特征尺寸：40nm =ht@7z8QM  
 总调制高度：200nm ?c+;  
 高度轮廓 6GN'rVr!Z  
Cf N; `  
'8JaD6W9S  
oEN_,cUp  
 效率 s^ a`=kO  
*k}d@j,*"  
L;  ~=(  
@e7+d@O<  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ex1ecPpN  
8xX{y#  
8dH|s#.4um  
粗糙度参数： 4kM<L}J#  
 最小特征尺寸：40nm ivq4/Y]-X  
 全高度调制：400nm u&Fm}/x  
 高度轮廓 <gy'@w?  
z)B=<4r  
U&XoT-p$L  
 效率 KOQTvJ_#  
S@#L!sT`u  
hTm}j,H  
Cw}\t!*!  
uE$o4X  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 * y B-N;I  
kYAvzuGRb  
7. 总结 cjXwOk1:s  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 M@\'Y$)Y{  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 bqO"k t  
 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。 SD&[K 8-i2  
 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。 [oj"Tn(  
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