[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。 X%GD0h]X#  
zb5N,!%r  
1. 建模任务 -]Q(~'a  
n$XdSh/  
sn-)(XU!  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 J;UBnCg  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 #e.jY_  
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2. 建模任务：正弦光栅 u R\m`  
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x-z方向(截面视图) ?&znUoB  
g.x=pt  
-B1YZ/.rz"  
光栅参数： Ys-Keyg  
 周期：0.908um e(yQKwVD  
 高度：1.15um z,{e]MB)M  
(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) #(%t*"IY;  
~{L.f94N  
3. 建模任务 'h-3V8m^e  
m|pTn#*`  
CQdBf3q  
oi2J:Y4  
Yd'H+r5b  
 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。 dG&2,n'f  
5kcJ  
 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。 ]7a;jNQu  
9~@<-6jE3b  
,e9CJ~a  
?75\>NiR  
4. 光滑结构的分析 (/"thv5vT{  
g b -Bxf  
W*k`  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 9Z&?R++?  
 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% YgCc|W3{  
[?-]PZ  
cV-i*L4X  
Oqpp=7  
5. 增加一个粗糙表面 >DL/..  

81Z4>F:  
U.: sK*  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Bwjg#1E  
 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。 osl=[pm  
MDk*j,5V  
)8;{nqoC  
/Zc#j^_  
1e/L\Y=m  
TMK'(6dH  
1t+%Gv^sK  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 OR]T`meO  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 PdT83vOCE  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 -Q#o)o  
N/K=Ygv.  
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6. 对衍射级次效率的影响 \/!ZA[D|E\  
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粗糙度参数： + 3h`UF  
 最小特征尺寸：20nm !#?8BwnaZ  
 总的调制高度：200nm Qm< gb+  
 高度轮廓 NCi>S%pD`<  
&&WDo(r3  
r@iASITX  
x=.tiM{#  
8W;2oQN7  
 效率 }qAVN  
e&0N
K8&#+  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 p#bhz5&/  
RX
'-99M  
),=@q+{E{  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm oU8>Llt=$  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 JkU1daTe  
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nd:E9:  
 效率 ZHCr2^w6  
.5.8;/ /  
 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。 ,)zt AFn
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D{cZxI  
粗糙度参数： d8E,o7$m  
 最小特征尺寸：40nm @u/H8\.l  
 总调制高度：200nm M;KA]fmc  
 高度轮廓 wz#A1F  
k9mi5Oc  
KXf<$\+zO  
A "S/^<  
 效率 !,Nwts>m  
vZu~LW@1  
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G9+d  
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K6?E\<  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 <'+ %\  
Q`A6(y/s?  
cwe1^SJ6y  
粗糙度参数： .'1SZe7O  
 最小特征尺寸：40nm |CIC$2u  
 全高度调制：400nm s]H^wrg&  
 高度轮廓 (e9fm|n!)|  
R*9NR,C  
pZk6w1d!  
 效率 D. Kqc  
02\JzBU  
_dU8'H  
d"ZU y!a  

*5OCqU+g  
 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。 u1Ek y/e-  
so+4B1$)q  
7. 总结 4Po)xo  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 gg^1b77hT  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _U0$=V  
 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。 \:v$ZEDJ>  
 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。 a}gkT]  
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