[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。 tUr
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[mAY  
1. 建模任务 sfUKH;xC  
Osj/={7g  
M[}aQWT$v  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Z{p)rscX  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 M#'j7EMu
 
/l.ox.4z#  
2. 建模任务：正弦光栅 c&]nAn(  
up^D9(y\  
x-z方向(截面视图) {zmh0c;|  
PSR21;
 
sSdnH_;&  
光栅参数： %]iE(!>3oy  
 周期：0.908um cZFG~n/  
 高度：1.15um g
=q1@)  
(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) %.nZ@';.  
*$6dNx  
3. 建模任务 )^q7s&p/  
KJQW))%e  
iQ7S*s+l5O  
mDB?;a>  
a%igc^GS2  
 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。 by0@G"AE+  
6!Z>^'6  
 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。 L&nqlH@+~  
mcgkNED  
%+F%C=GqI  
%c`P`~sp  
4. 光滑结构的分析 m&&Y=2  
=IC cN|  
i7#PYt  
,!i!q[YkL9  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ijuIf9!  
 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%
NB@TyU  
Fr{}~fRW<  
{!]7=K)W9  
K>_~zWnc  
5. 增加一个粗糙表面 AJWV#J%nB  
"$6 .L^9W  
6upCL:A~r  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 )u67=0s2i+  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 TTQ(\l4  
/jB0  
+.Cx.Nf(  
zc4l{+3  
6vL+qOdx  
A."]6R<  
E|`JmfLQu  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 T^F9A55y  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 `=FDNOwp  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 VQe@H8>3  
;"T,3JQPn6  
R|OY5@  
48p< ~#<W\  
6. 对衍射级次效率的影响 'qt+.vd  
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+ia N[F$  
粗糙度参数： k'b'Ay(<  
 最小特征尺寸：20nm ,2*x4Gycb  
 总的调制高度：200nm \7elqX`.yY  
 高度轮廓 9&VfbrBM  
^PrG5|,s  
YVT\@+
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p*l]I*x'<  
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 效率 PZB_6!}2[F  
UL<*z!y  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 wz1fl#WU  
)(`HEl>-9c  
Hs>|-iDs(  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Z?AX  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 F4$N:Jkl  
-!JnyD  
-ZKo/N>6}  
XaH%i~}3  
 效率 _`LQnRp(  
ouO<un  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ![}q9aeT  
^}\!Sn  
粗糙度参数： p^/6Rb"e  
 最小特征尺寸：40nm ;VlA~tv  
 总调制高度：200nm \&Bvh4Q  
 高度轮廓 ~SD8#;v2  
Vub($  
=Ti[Q5SZ  
*!p#1fE  
 效率 U)B^R  
,- FC  
kntM  
<-avC/M$d  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 .e|VW)  
"1X@t'H38  
v$_YZm{!<  
粗糙度参数： z&@O\>Q  
 最小特征尺寸：40nm hErO.ad1o  
 全高度调制：400nm -Uu65m~:{k  
 高度轮廓 Qe,aIh
 
p#D
Jow  
s+RSAyU  
 效率 {T2=bK~  
Kp.d#W_TX
 

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LRa^x44  
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W  
 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。 ,rZp(moj  
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km  
7. 总结 y^xEZD1X6-  
 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)。 G$T#ql  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 [ _Nw5_  
 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。 20Rj Rd  
 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。 $lYy`OuC  
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