[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。 6tguy  
LNkyV*TI  
1. 建模任务 ,e2va7}3  
CCV~nf  
M %~kh"  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 iq$/6!t  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 z{\.3G  
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2. 建模任务：正弦光栅 q]x@q  
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x-z方向(截面视图) *rLs!/[Z_  
pC6_ jIZ  
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光栅参数： }8HLyK,4  
 周期：0.908um e3K  
 高度：1.15um Cp%|Q.?  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 8{C3ijR  
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3. 建模任务 q<VhP2R  
DN+`Q{KS  
z( wXs&z;  
i(WWF#N5  
lK-I[i!  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 F~1R.r_Lu  
]G:xTv8  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 cF6|IlhO  
E'Bt1u  
}1V&(#H2  
Nu'rn*Y_  
4. 光滑结构的分析 o&]qjFo\m  
{% P;O ?  
~J|0G6H  
yFSL7`p+  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 KjadX&JD  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% p.G7Cs  
Z(L>~+%  
uyj5}F+O  
i+;EuHf  
5. 增加一个粗糙表面 gP3[=a"\  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Z]tz<YSkG  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 P.o W#Je  
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Oe$C5KA>LW  
4t":WutC  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 D<MtLwH  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 /vu7;xVG  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 PJ'l:IU  
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fRiHs\+  
IoC,\$s,  
6. 对衍射级次效率的影响 Vh&uSi1V  
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粗糙度参数： x-[l`k.V  
 最小特征尺寸：20nm !59q@Mya[  
 总的调制高度：200nm /O9z-!Jz  
 高度轮廓 8=d9*lm  
U-@\V1;C  
<*L8kNykK  
O_~\$b  
2n\EZ  
 效率 O?@AnkOhn  
j9%=^ZoQj  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 139_\=5|U/  
WaYT\CG7y  
^W^%PJD|  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm k{; 2*6b0  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 NOvN8.K%  
dP82bk/e  
B{44|aq1|  
gD-<^Q-  
 效率 dI`b AP;\  
WkT4&|POJ  
 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。 T!8,R{V]4  
GE|V^_|i  
粗糙度参数： =cxjb,r  
 最小特征尺寸：40nm @>:r'Fmu-  
 总调制高度：200nm =oBV.BST u  
 高度轮廓 V[#jrwhA  
YtFtU;{  
KcHW>IBxdv  
ct`89~"  
 效率 e7-U0rrE  
$aEL>,X  
{a(TT)d  
BV|LRB}G  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 GujmBb  
6:H@=fEv  
f|u!?NGl  
粗糙度参数： :AL nm0d  
 最小特征尺寸：40nm {$Qw]?Yv
 
 全高度调制：400nm hDCR>G  
 高度轮廓 ^]K_k7`I  
yN9/'c~  
}}<^fM  
 效率 _G@)Bj^*  
*~cq (PFQ  
F.4xi+S_  
^)TZHc2a[  
NbH;@R)L  
 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=0`xF|4K-  
T< D&%)  
7. 总结 l4RZ!K*X_"  
 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)。 O|d"0P  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 W2'u]1bs  
 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。 idEhxvAo  
 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。 U<K)'l6#2n  
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