[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。 | :i
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P|C5k5  
1. 建模任务  =+q\Jh  
`82Dm!V  
%hdjQIH  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 YhC|hDC  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 QBN\wL8g  
qOnGP{   
2. 建模任务：正弦光栅 tE-g]y3  
?zbWz=nq  
x-z方向(截面视图) o
/n4M]G  
t`>Z#=cl\  

-*Th=B-  
光栅参数： f$vTDak  
 周期：0.908um %&q}5Y4!  
 高度：1.15um 4%I[.dBnM  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) >VX'`5r>uw  
tCar:p4$  
3. 建模任务 MX.?tN#F|H  
ErQ6a%~,  
c& bms)Jwa  
evNe6J3  
zgH*B*)bj  
 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。 Ndgx@LTQQ  
5Z6MQ`(k  
 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。 g2=PZR$  
j-DWz>x  
/SQ/$`1{  
n\f]?B(  
4. 光滑结构的分析 bMNr +N  
5NH4C  
p(8@  
2i1xSKRYrD  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 kRBO]  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% \xv(&94U  
6]kBG?m0  
N^@:+,<3  
P8ZmrtQm  
5. 增加一个粗糙表面 6 .)Xeb"  
_{gqi$Mi  
As`=K$^Il.  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 5Z5x\CcC3  
 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。 M}f(-,9  
\iP@|ay9  
m8e()8lZ3  
X J)Y-7c  
\g h |G  
x;\/Xj;  
={V@Y-5T  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Ki7t?4YE  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。  (/,l0  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 0y?;o*&U\  
KB(W'M_D\  
%Ta"H3ZW  
W I MBwmg  
6. 对衍射级次效率的影响 o[fg:/5)A  


0yq  
w^$C\bCbh  
粗糙度参数： `[U.BVP'  
 最小特征尺寸：20nm isQOt * i  
 总的调制高度：200nm "42/P4:  
 高度轮廓 FO:L+&hr?>  
&}
`a"tYr  
19#>\9*  
w}zmcO:x  
PPIO<K 3`  
 效率 zyUS$g]&  
v^8sL` F  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 O=(F46 M  
&ah%^Z4um  
]a4+]vLK  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Ve&_NVPrd  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ?4Rd4sIM$u  
m m`#v g,  
"QxULiw  
!$oa6*<1  
 效率 =\5WYC  
>RAg63!`  
 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。 }X^MB  
C49\'1\6  
粗糙度参数： 9Ffam#  
 最小特征尺寸：40nm -OlrA{=c_  
 总调制高度：200nm H>+])~#  
 高度轮廓 o,dp{+({  
3mo4;F,h9  
h72/03!  
~ILv*v@m  
 效率 xd^Pkf  
e&d$kUJrq  

to
</  
+KIz#uqF8Z  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 c&',#.9  
4^l9d  
$S|+U}]C  
粗糙度参数： wGKxT ap  
 最小特征尺寸：40nm >Wt@O\k  
 全高度调制：400nm 6{=U= *  
 高度轮廓 tJrGRlB>  
&l1t5 !  
`hkvxt  
 效率 XxS#~J?:_  
,#3Aaw   
<KU0K  
@qp6Y_,E[  
4J_HcatOB  
 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。 ocZ}RI#Q  
s.i9&1Y-!  
7. 总结 &AJkYh  
 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)。 aO&{.DO2  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 8^y=YUT  
 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。 !6=;dX  
 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。 x,25ROaHY  
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