[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。 jG)fM?  
YqX/7b+  
1. 建模任务 >i7zV`eK  
^eQK.B(  
@;2,TY>Di  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 J7W]Str  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 YQe9g>G&  
mG@xehH  
2. 建模任务：正弦光栅 vS%o>"P  
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x-z方向(截面视图) ba& \~_4  
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7<pI8\  
光栅参数： `=0}+  
 周期：0.908um gfG Mu0FjB  
 高度：1.15um cdVh_"[  
(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) [R*UPa  
RX}6H<5R  
3. 建模任务 hE0 p>R8  
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1.U5gW/3L  
^_ L'I%%[  
CM?dB$AwX  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 >Pj ?IE6  
fa9c!xDt  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Fl<|/DCg  
0*S]m5#;  
pE<dK.v6  
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4. 光滑结构的分析 Q$Qs$  
T(zERWo  
vp7J';  
B'"(qzE-kM  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 hi4#8W
 
 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% !PJD+SrG  
>utm\!Gac  
k44sV.G4L  
C1_':-4  
5. 增加一个粗糙表面 [F{q.mZj  
m[7@l
 
q66!xhp;?  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 dlkxA^  
 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。 !j[Oyr|  
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de{@u<YZb  
5/4N
Y  
w&<-pIa`  
MebLY $&8  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 }tue`">h  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 OhMnG@@  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 7(c7-  
W(U:D?e  
t@(S=i7}-  
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6. 对衍射级次效率的影响 t;X  !+  
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Ca}T)]//  
粗糙度参数： WgX9k J  
 最小特征尺寸：20nm "`<tq#&C1  
 总的调制高度：200nm }jTCzqHW]  
 高度轮廓 ,SQmQ6h  
^1y (N>W  
Mg3>/!  
FVw;`{  
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 效率 }4G/x;D  
<j CD^  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 m/}(dT;  
klSzm
i4M  
o"h*@.  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 17IT:T,'  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 _Q&O#
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x[XN;W&  
O*% 1   
XL!\Lx  
 效率 NQb!?w  
l0AVyA4RFV  
 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。 5-rG8  
+M@p)pyu  
粗糙度参数： o[<lTsw<  
 最小特征尺寸：40nm G&
ZpQ)  
 总调制高度：200nm m"3gTqG  
 高度轮廓 2e~ud9,  
2Lravb3  
up`.#GWm  
: &! >.Y  
 效率 x@^Kd*fo  
fd Vye|%  
%K@s0uQ  
79}voDFd  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Z?@1X`@  
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&U<t*"  
粗糙度参数： m3o+iY
kMD  
 最小特征尺寸：40nm /m#!<t7  
 全高度调制：400nm ]<y _ =>  
 高度轮廓 f(=3'wQ  
kl4u]MyL#  
snU $Na3  
 效率 2Mqac:L  
T2Duz,  
8M9LY9C  
.Y@)3  
`8 Q3=^)3  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 2VSs#z!  
PH,MZ"Z%  
7. 总结 /%O+]#$`0  
 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)。 \TchRSe  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 F|Y}X|x8Q  
 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。 3RYg-$NK[  
 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。 <|qh5Scp  
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