[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。 (~/D*<A  
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1. 建模任务 UGr7,+N&w  
"S)4Cjk  
/1Rm^s)2z  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 UZ&bT'>;9g  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 q4(&.Al\@  
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2. 建模任务：正弦光栅 qFf'RgUtP  
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x-z方向(截面视图) C6O1ype  
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光栅参数： Wu:vO2aw8  
 周期：0.908um #).om*Xh  
 高度：1.15um hGD7/qTN  
(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) n5oB#>tI0  
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3. 建模任务 -\AB!#fh  
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In=3#u ,M  
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 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。 )N`ia%p_]  
R7Hn8;..  
 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。 <k}>eGn  
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&l{yEWA}g  
4. 光滑结构的分析 mMu3B2nke=  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 qV8;;&8r  
 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% e+4p__TmZ  
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5. 增加一个粗糙表面 Rm)vY}v  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Vg6?a  
 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。 q.~.1 '`!  
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E=sBcb/v  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 DV*8Mkzg  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 6SlE>b9tA  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 VXR.2C  
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o(C({]UO/  
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6. 对衍射级次效率的影响 Rb\=\  
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粗糙度参数： qPH]DabpI  
 最小特征尺寸：20nm H&3VPag  
 总的调制高度：200nm y%}Po)X]f  
 高度轮廓 ?VS {,"X  
JR'Q Th:z  
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 效率 ?ti7iBz?  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 !+9H=u  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm RyIr_:&-~  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 &Vvy`JE  
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v?fB:[dG  
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 效率 Rj+}L ~"  
"g>uNtt~  
 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。 A}OV>yM  
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粗糙度参数： D#W{:_f  
 最小特征尺寸：40nm V\!FD5%  
 总调制高度：200nm <)?H98S  
 高度轮廓 E Jq=MP  
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sZ]O&Za~  
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 效率 s3/->1#i  
hY-;Wfg  
QRgWzaI  
IOvYvFUUJ  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 *G'zES0x  

<kPU*P,  
)1~4Tl,S  
粗糙度参数： zRsT6u  
 最小特征尺寸：40nm scJ`oc:<J  
 全高度调制：400nm E I)Pfx"0  
 高度轮廓 2=(=Wjk.  
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:==kC672  
 效率 AG/nX?u7)t  
9]1-J5iO  
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~>=[M0  
>pG]#Z g  
wf6ZzG:  
 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。 >fdS$,`A  
j 7a;g7.  
7. 总结 y 9/27yWB  
 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 4l[4,`  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _GI [SzD  
 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。 `@")R-  
 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。 0Q
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