[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。 P#fM:z@[  
xfb]b2  
1. 建模任务 <o+<H  
GKoK7qH\J  
P&b19K'  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ]p;FZ4-T  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 |\U5),m  
'Er:a?88l  
2. 建模任务：正弦光栅 cZT({uYGL  
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x-z方向(截面视图) DSt]{fl`P  
RB+N IoQQ|  
xia|+  
光栅参数： ds&e|VSH;  
 周期：0.908um '3<fsK=  
 高度：1.15um FI
bp"~  
(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) 3"G>>nC&  
[+OnV&  
3. 建模任务 L5qwWvbT  
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4Q&  
Z7RiPSdxp  
 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。 HW7; {QMg
 
.N*Pl(<[  
 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。 wbe<'/X+  
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CYKr\DA  
A0Zt8>
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4. 光滑结构的分析 Le*.*\  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Bf$_XG3  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% v*9<c{a  
KX}Rr
7a  
P9S2?Q  
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5. 增加一个粗糙表面 gq"gUaz  
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#rY sj-2  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 4[BG#  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 qY>{cjo  
in(U:04  
 y2+p1  
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o}<4*qlI  
[Tnsr(Z  
?X5]i#j[  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 06Gt&_Q  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 \tRG1&{$%  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 sF7^qrVQP9  
9{$'S4  
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6. 对衍射级次效率的影响 W,K%c=  
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l9Q(xuhv  
粗糙度参数： E7Ulnvd  
 最小特征尺寸：20nm !=y]Sv~h  
 总的调制高度：200nm n=,\;3Y=  
 高度轮廓 Cn_$l>  
Q0\0f
 
8&Myva  
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 效率 93<:RV  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 NWd<+-pC6  
?X-)J=XG  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm af|5n><~A  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 X{^}\,cVtG  
&h~Xq^  
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 效率 J|3E-p\o  
5~
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 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。 [|~2X>  
@ a4/ELx  
粗糙度参数： QaGlR`Y  
 最小特征尺寸：40nm $HG}[XD?  
 总调制高度：200nm ?go:e#  
 高度轮廓 zd_HxYrN  
KIeT!kmDl  
y}v+c%d  
2qi'g:qe  
 效率 +p8BGNW,  
%hN.ktZ/s  
"v}pdUW  
kF;5L)o  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。
%Rh;=p`  
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u4"SH(  
粗糙度参数： &/A8-:m  
 最小特征尺寸：40nm ez3Z3t`  
 全高度调制：400nm 1 ^g t1o  
 高度轮廓 QR">.k4QJ  
rtQHWRUn  
gq"k<C0  
 效率 lZ&]|*>  
&ff&Y.q~  
N4K8 u'f^  
qi^!GA'5j  
Og%U  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 =N);v\ Q$!  
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7. 总结 f&4,?E;6%  
 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)。 zciCcrJ  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 rC_*sx r^  
 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。 zu2HH<E  
 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。 /$"[k2 N  
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