[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。 N8[ &1  
xK*G'3Ge  
1. 建模任务 J-UqH3({Z,  
Y)O88C  
w"Q/ 6#!K  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Io;x~i09K  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ]|xfKDu  
q`Rc \aWB%  
2. 建模任务：正弦光栅 5cUz^ >  
#\zC|%2+z  
x-z方向(截面视图) }5Zmc6S{  
HZawB25{  
qWdob>u  
光栅参数： 3(oB[9]s  
 周期：0.908um 5i0vli/L  
 高度：1.15um E%b*MU  
(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) im-XP@<  
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3. 建模任务 h@2YQgw`  
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;RW0Dn)Q  
Nx;Oz  
 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。 CcJ%;.V,T  
, 3&DA  
 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。 cU|tG!Ij?  
j5:/Gl8  
9Ro7xSeD  
\Dx;AKs  
4. 光滑结构的分析 ?mp}_x#=  
\S_o{0ZY}  
4[lym,8C  
ysH'X95  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 uPVO!`N3
 
 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% X()yhe_  
K'c[r0Ew  
N|2PW ~,  
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5. 增加一个粗糙表面 m4on<5s/  

3Viz0I<%  
x+bC\,q  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 mVd%sWD  
 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。 NX&Z=ObHu}  
XS(Q)\"  
WkMB  
xUF5  

sh/4ui{  
Tg@:mw5  
{nj`>  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 =/+f3  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 -KL5sK  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 AIG5a$}&  
no,b_0@N  
T(=Z0M  
S=a>rnF  
6. 对衍射级次效率的影响 pS~=T}o  
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^@ Xzh:  
粗糙度参数： > ofWHl[-  
 最小特征尺寸：20nm ROJ=ZYof  
 总的调制高度：200nm G.~Ffk  
 高度轮廓 >ra)4huZ  
HP,{/ $i:  
wz{&0-md*'  
{#,?K  
Hyb_>n  
 效率 f&I5bPS7}  
48)D%867.;  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 cDq*B*e  
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R  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 6f^IAa|  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 +yxL}=4s  
"..I$R  
I&f!>y?,Z  
!l$k6,WJi  
 效率 *{(tg~2'(  
L5wR4Ue)  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 c6cB {/g  
pB0 SCS*  
粗糙度参数： 32p9(HQ  
 最小特征尺寸：40nm |`'WEe2  
 总调制高度：200nm 1fTf+P  
 高度轮廓 ,7)zavA  
riQ0'-p  
G%>{Z?!B  
m U=
 3w  
 效率 #kgLdd"  
"}2I0tM  
eyy%2>b  
<=!FB8 .  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 K.Y.K$NjP{  
S;tvt/\!Z  
P1&Irwb`  
粗糙度参数： x$z>.4  
 最小特征尺寸：40nm _adW>-wQ!d  
 全高度调制：400nm +o]J0Gu  
 高度轮廓 GHQm$|3I  
x b!&'cw  
!$p E=~1C  
 效率  Q!(qb  
BD [<>Wm  
p: u@? k  
Oo/@A_JO@  
P"|-)d  
 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。 H-3*},9  
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7. 总结 *9US>mVy  
 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)。 h#Z~x  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 i^)JxEPr w  
 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。 G[]h1f!  
 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。 >VJ"e`  
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