[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。 2KmPZ&r  

fL1EQ)  
1. 建模任务 nR~L$Wu5_a  
G@n%P~  
)%5T*}j  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 cvf#^Cu   
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Bx&wS|-)D  
4mzWNr>fb  
2. 建模任务：正弦光栅 V0WFh=CM@  
E :Y *;  
x-z方向(截面视图) [I` 6F6  
Z)zmT%t  
|LDo<pE*V4  
光栅参数： nK9A=H'Hc  
 周期：0.908um S}*%l)vfR  
 高度：1.15um #G ZGk?  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) "&/&v  
nMHs5'_y  
3. 建模任务 d6k`=Hlg  
Ea*Jl<  
6,|)%~VUm  
:3Z"Qk$uR  
SW%d'1ya  
 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。 Ge;plD-f  
f&ym'S  
 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。 Gv}h/zu-  
#_bSWV4  
Z*|qbu)  
^dR5fAS  
4. 光滑结构的分析 o5FBqt  
\/9uS.Kw  
^\<1Y''  
ewtoAru  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 0 .dSP$e  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% s^$zOp9  
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AjZ@hid  
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5. 增加一个粗糙表面 *5#Y[c  
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ukr a)>Y[|  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 J,E'F!{  
 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。 eID"&SSU  
of^N4  
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(v^L2Po  

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Ee##:I[z  
|T9p#) ec2  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 08S|$_  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 S0~F$mP'  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 7b,u|F  
j%KLp4J/e  
ht S5<+Y  
*~|xj,md  
6. 对衍射级次效率的影响 zTP3JOe(  
qf9.S)H1Z  
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粗糙度参数： S3Tww
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 最小特征尺寸：20nm lV^sVN Z]  
 总的调制高度：200nm xU^Flw,4  
 高度轮廓 % j7lLSusX  
EpCUL@+  
+aV>$Y  
!+T+BFw.  
5_nkN`x  
 效率 kO\(6f2|x  
.c+RFX@0  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Vcl"qz@Fj  
l0b Y  
Y=4,d4uu  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm }yU,_:  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Ni GK|Z  
v.,C"^W  
-rlxxLT+  
?jBna ~  
 效率 'j!7 O+7y  
rsvZi1N4w$  
 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@!X1?`w  
X{ZBS^M  
粗糙度参数： z_< 7T4  
 最小特征尺寸：40nm  vu YH+  
 总调制高度：200nm >)U 7$<&b  
 高度轮廓 >OwVNG  
ts%@1Y?  
~c`@uGw  
p(~>u'c  
 效率 =[?2'riI  
yc4mWB~gyU  
zpIl'/i  
yIbz\3  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 f 7et  
pH?VM&x  
rFn;z}J2
 
粗糙度参数： L;
5jhVy  
 最小特征尺寸：40nm C&3#'/&  
 全高度调制：400nm ev#d1s|<S  
 高度轮廓 QM9~O#rL  
VE6T&fz`  
us4.-L  
 效率 Yq#I# 2RD  
i,FG?\x@  
$ah, $B  
1U~AupHE  
Nj.(iBmr  
 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。 ]<4Yor}t{;  
i,S%:0c7)  
7. 总结 o]}b#U8S  
 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)。 HQaKG4Z  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 %7O`]ik:  
 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。 =1^Ru*G  
 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。 {j,bV6X  
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