[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。 
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"Sridh?  
1. 建模任务 n~.*1. P  
J?&l*_m;t  
A"uULfnk  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 "m$3)7 $  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 MHi8E9_O  
DM{ 4@*]  
2. 建模任务：正弦光栅 e6E?t[hEeS  
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x-z方向(截面视图) s?rBE.g@}  
0w=R_C)
s  
b2C`g]ibQ  
光栅参数： lg$zGa?  
 周期：0.908um % 0T+t.  
 高度：1.15um ?D`T7KSe~D  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) lpB3&H8&  
K`g7$r)U[  
3. 建模任务 wkUlrL/~  
c{3wk7  
T;5r{{  
Q~{H@D`<  
QHq,/kWY  
 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。 Pe;Y1Qq>>  
&;&ho+qD  
 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。 TZR)C P5  
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0_  
j|4C\~i  
b^0}}12  
4. 光滑结构的分析 iBTYY{-wF  
V[o`\|<  
GfEX>  
qOih`dla  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 6( CDNMzj  
 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% 1KM`i  
W2FD+ wt  
(xHf4[[u  
0'YG6(h  
5. 增加一个粗糙表面 E_e6^Sk5B(  
6 5N~0t  
Gs+3
e8  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Zwz&rIQpT  
 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。 UcOk3{(z$q  
^.dsW0"0  
1i[FY?6`dh  
mpPdG  
t3(
]YgF  
SN7"7joP<  
ia\eLzj  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Szbb_i{_ `  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Sz- Jy:j  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ( +pLA"xq  
26&'X+n&  
+_XzmjnDd  
5[0 O'%$  
6. 对衍射级次效率的影响 h3LE>}6D  
$,+O9
Et  
&e6CJ  
粗糙度参数： OQW#a[=WQ  
 最小特征尺寸：20nm ?7<JQh)"e  
 总的调制高度：200nm S;$-''o?9  
 高度轮廓 sl]_M  
*%{gYpn  
Oo"^%F~%  
Og,$ sH}`  
<Utnz)  
 效率 &|f@$ff  
H,Z;=N_  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 0 stc9_O  
WI?oSE w  
sCR67/  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm X!e[GJ  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 M$Zcn#A  
+L7n<U3  
H&:jcgV*P  
$2W%2rZ  
 效率 *:Z
Dd  
I'V4D[H5  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 N5a*7EJv+  
N[s}qmPha  
粗糙度参数： {phNds%  
 最小特征尺寸：40nm XUz3*rfs  
 总调制高度：200nm j'A_'g'^  
 高度轮廓 z^'gx@YD*v  
9WyAb3d'  
!\7!3$w'8,  
|Y?HA&  
 效率 BO;6 u^[  
+j< p \Kn>  
wK?vPS  
r>o63Q:  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 3B84^>U<  
~_/(t'9  
`{dm;j5/y  
粗糙度参数： 03q5e  
 最小特征尺寸：40nm A"L&a l$i  
 全高度调制：400nm Xu%'Z".>:  
 高度轮廓 59h)-^!  
ML|FQ  
%J+E/  
 效率 H{Wu]C<@p  
=ALTUV3/q  
<g$~1fa  
#d6)#:uss  
PGqQ@6B  
 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。 aDU<wxnSvO  
=vX/{C  
7. 总结 qm/)ku0  
 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)。 N sXHO  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Q+[n91ey**  
 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。 M/b Sud?@%  
 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。 ]s<[D$ <,  
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