[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。 R)H@'X  
\'p)kDf  
1. 建模任务 Sy8Og] a   
zRKg>GG`  
`aC#s3[
 
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 *"E]^wCn  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 . E.OBn  
SY)o<MD  
2. 建模任务：正弦光栅 2.|
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x-z方向(截面视图) ld3,)ZY  
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5Po.&eS  
光栅参数： f[X>?{q  
 周期：0.908um  u2DsjaL  
 高度：1.15um Wy|=F~N  
(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) +xWT)h/  
'SuYNA)
  
3. 建模任务 pE=wP/#  
o`&idn|,  
C[[z3tn  
?.4u'Dkn=  
=7$YBCuF  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 Hiq9Jn uv(  
D7=gUm>  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 \tQRyj\|  
s(zG.7*3n  
r<"1$K~Ka  
r*kk/$,2  
4. 光滑结构的分析 t4,6`d?C  
LNr2YRpyz  
JNZKzyJ9K  
;KnnAZJ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ov?>ALRg  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 6~}=? sX4  
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vuD tEz  
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5. 增加一个粗糙表面 yy%
J{;  
b7=]"|c$@  
1N2:4|woe  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 8 2_3|T  
 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。 %]NbTT
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O-G4^V8  
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FzW(An&x2  
z<)?8tAgq  
5<&<61[A  
;zs4>>^>  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 03#r F@e  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 d]+g3oy `  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 FCOSgEU  
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QHA<7Wg  
=7Nm=5@  
6. 对衍射级次效率的影响 2<<,a
L*  
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[ UQzCqV  
粗糙度参数： =:5yRP  
 最小特征尺寸：20nm 1!,lI?j,  
 总的调制高度：200nm _ 57m] ;&  
 高度轮廓 hYF<Wn3L  
qc@CV:  
fU$zG"a_  
N=-hXgX^  
MB:E/  
 效率 , Lhgv1  
E5.)ro=$  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 KeY)%{  
Av7bp[OD  
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'OrD  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm trg+")a  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 z]~B@9l  
k4s >sd3 5  
[O9(sWL'  
q1Ah!9B  
 效率 G^oBu^bq~  
7@MV
InV9  
 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。 4RJ8 2yq-  
8%2*RKj  
粗糙度参数： OY/QA  
 最小特征尺寸：40nm .-fJ\`^mi  
 总调制高度：200nm ;PGC9v%i  
 高度轮廓 ^uC1\!Q1  
Rm"lRkY4I[  
Lab{?!E>U  
iiKFV>;t/  
 效率 mI"`.  
8gr&{-5  
cKdy)T%;  
CQQX7Y\  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 U
*1rA/"n  
@4_W}1W  
I3p ~pt2  
粗糙度参数： (\>_{"*=  
 最小特征尺寸：40nm "\]kK@,  
 全高度调制：400nm d8/lEmv[  
 高度轮廓 Ond"Eq=r  
H>a3\M  
+u:8#!X$RD  
 效率 >J|I  
rN8 ZQiJC  
!G Z2|~f9  
zH}u9IR3`  
y2o?a6`  
 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。 {HlUV33O  
Y?R;Y:u3Z  
7. 总结 DTI+VY.W^  
 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)。 `{<2{}2M  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Y)?4
OB=n  
 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。 qdjRw#LS^q  
 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。 "-90:"W  
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