[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。 w#(RW7":F  
!@g)10u  
1. 建模任务 G> \Tbx  
# |^^K!%  
4tXSYHd3  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 lIf(6nm@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ?4[H]BK  
8)xt(~qF  
2. 建模任务：正弦光栅 otr>3a*'  
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x-z方向(截面视图) SwH2$:f  
#Hu~}zy  
Vq ^]s$'  
光栅参数： :reTJQwr  
 周期：0.908um vR>o}%`  
 高度：1.15um 9z ?7{2C  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) .L;@=Yg)  
;sPzOS9  
3. 建模任务 mlu 3K  
R,Oe$J<  
%<Q*Jf  
$'"8QOnJ?k  
*'ZN:5%H  
 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。 1u}nm;3  
vtxvS3   
 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。 2KI!
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m)&znLA
 
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YQ(Po!NI\'  
4. 光滑结构的分析 {G*QY%j^  
or_+2aG  
.%xzT J=!  
TGV  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 lCb+{OB  
 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% {3edTu  
.FP$ IWt/1  
"x*-PFT  
uS5o?fg\e  
5. 增加一个粗糙表面 KMjg;!y  
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Oc  
|3eGz%Sd  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 0 bSA_  
 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。 >+9JD%]x]  
MagMZR  
N$alUx*  
5EeDHsvV9  
-{g
~TUz  
n:#TOU1ix<  
&__DJ''+  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 0SV\{]2  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 i~yX tya  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 \t.}-u<7{  
(> "QVxr  
K|^wc$  
Ruaur]  
6. 对衍射级次效率的影响 U;^[$Aq  
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"{BqtU*.  
粗糙度参数： A
x<\jW<  
 最小特征尺寸：20nm mLwY]2T"  
 总的调制高度：200nm sQ1jrkm  
 高度轮廓 eaZQ2  
Nhf~PO({&  
l";'6;g  
+m$5a YX  
--k:a$Nt  
 效率 x8[MP?Wz  
79Bg]~}Z  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 @LX6hm*}  
UuJjO^t  
|X(2Zv^O  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm @h?crJ6$  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 pR$6,Vi  
ae`|ic  
>SI<rR[~%  
B5=($?5^6%  
 效率 #MgvG,  
8L{u}|{  
 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。 !,&yyx.  
JdNF-64ky  
粗糙度参数： FLr;`3  
 最小特征尺寸：40nm %5B%KCCN  
 总调制高度：200nm hU {-a`  
 高度轮廓 8 %Sb+w07  
>)4YP*qIPb  
+1`t}hO  
IB$7`7  
 效率 {=JF=8@A  
Ill[]O  
fC<m^%*zgA  
Fwfo2  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。  v[,Src  
X;GfPw.m  
i@$*Csj\9*  
粗糙度参数： F:T GsV#  
 最小特征尺寸：40nm #@//7Bf%  
 全高度调制：400nm t&RruwN_;  
 高度轮廓 $|<m9CW  
Vz:_mKA  
1mW%  
 效率 i$Z
#9M9  
h=+$>_&:  
Y 62r  
<d7xt*4  
$k0H9_  
 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。 Sp?NfJ\Ie  
W|R-J  
7. 总结 wGLF%;rRe4  
 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)。 
0|Ucd  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 yYTVXs`fVj  
 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。 JOfV]eCL  
 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。 %}qbkkZ  
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