[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 vAmi  
`?m(Z6'  
1. 建模任务 CcETS}Q0C  
EJY:C9W  
ePdzQsnVe  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 { )K(}~VD  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 EatDT*!  
\/zS@fz  
2. 建模任务：正弦光栅 l>q.BG  
kp"cHJNx  
x-z方向(截面视图)
FiL JF!  
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光栅参数： 2V 'Tt3  
 周期：0.908um ]
B[Qdn  
 高度：1.15um _: x$"i  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) =B2=UF  
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3. 建模任务 #k, kpL<a  
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4 -W?u51"  
&2^V<(19  
;rbn/6  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 y0^FTSQ|  
I}x*AM 7+  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 6 h):o  
nK$m:=  
G<DUy^$i  
hG]20n2  
4. 光滑结构的分析 9G9lSj5>  
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9X~^w_cdk  
#'oK
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ;?9~^,l  
 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% -)GfSk   
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x&wUPo{  
5. 增加一个粗糙表面 @ck2j3J/  
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&gfQZxT  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ;RI,zQ  
 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。 gS
]'^Sr  
}, H,ky  
49D*U5o  
2}AV_]]  
{iv=KF_S_  
B#}RMFIj  
AJ /_l;  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 _ev^5`>p/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 A(B2XBS!?  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 CpXv?uU  
7E'C o|  
(;h\)B!o  
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6. 对衍射级次效率的影响 f&|SG
D*  
f$L5=V  
rRW&29A  
粗糙度参数： Jor?;qo3  
 最小特征尺寸：20nm 4^5s\f B  
 总的调制高度：200nm 6Jm4?ex  
 高度轮廓 h4CB1K  
o0q{:An_Z  
8b/yT4f  
Q1rwTg\  
;Baf&xK  
 效率 k&2I(2S  
nC w1H kW  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 -mXEbsm  
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i=8=  
V2*b f`/V  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Hd:ZE::Q'#  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 l"Css~^  
%$08*bAtB7  
l\eq/yg_  
vgV0a{u"  
 效率 I4$a#;  
YG%Zw  
 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。 ~_q\?pw<$L  
C1_NGOvT  
粗糙度参数： B:l(`G  
 最小特征尺寸：40nm 
1\BECP+  
 总调制高度：200nm 'ySWf,Q^  
 高度轮廓 opBvx>S  
"371`!%  
#f[yp=uI:  
czj[U|eB}=  
 效率 Z?~7#F~Z`  
g+f{I'j  
jE{z4en  
A;kB"Tx  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 (Az^st/_  
IJ!UKa*o%  
a*=e 3nS  
粗糙度参数： 9i"3R0HN  
 最小特征尺寸：40nm Yy&0b(m U  
 全高度调制：400nm `jJb) z3D  
 高度轮廓 i"-j:b:c<  
dM QnN[d6  
cu Nwv(P  
 效率 ,[A} 86  
iVFnt!  
sh0O~%]g  
j"f]pzg&  
-V9Cx_]y  
 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。 Y.-i;Mmu  
k07O.9>  
7. 总结 /q]WV^H  
 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)。 (\]_/ W  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 '
:HV9]k  
 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。 }JI5,d  
 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。 HGPbx$!  
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