[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。 nb|KIW  
TYH4r q &  
1. 建模任务 Ss$/Bh>hN  
ON-zhT?v  
H)rE-7(f!  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 _rakTo8BY  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 uozK'L  
_@L{]6
P%V  
2. 建模任务：正弦光栅 $9@jV<Q1  
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x-z方向(截面视图) HD~o]l=H  
!+H)N  
T?e(m  
光栅参数： DV!10NqUr  
 周期：0.908um =#so
[Pd  
 高度：1.15um VNT*@^O_=  
(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) 7]F@g}8  
xN +Oca  
3. 建模任务 sBq
6,Iu  
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W&Xm_T[Q  
$GJuS^@%  
 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。 duq(K9S  
<_>xkQbn2  
 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。 {^*K@c  
x"83[0ib  
T)lkT?  
EN-;@P9;C  
4. 光滑结构的分析 B }t529Z  
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~  
jzb%?8ZJ  
g/(3D  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ={G0p=~+,p  
 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% ,ui=Wi1  
MG-

#p8  
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r>_40+|&  
5. 增加一个粗糙表面 m'PU0x  
i1JVvNMQ,  
~kp,;!^vr  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 FByA
4VxB  
 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。 M"s+k  
T?k!%5,Kj  
5MHcgzyp  
Yow  
JuD&121N*  
]S+KH \2  
9$s~ `z)  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 wB+X@AA  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 zFm:=,9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 rGmxK|R  
wzf  
wO&
+Bb\=  
K:q|M?_  
6. 对衍射级次效率的影响 3,yzRb  
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k@|Go)~  
粗糙度参数： HB*H%>L{"B  
 最小特征尺寸：20nm oxNQNJ!X  
 总的调制高度：200nm GQ\;f  
 高度轮廓 =:*2t  
PrhGp _5  
0q o]nw  
C$4!|Wg3  
o0 |T<_  
 效率 e]*@|e
4b  
ht_'GBS)  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 @iBaJ"*,  
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g+]o=@  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm \rM5@ Vf  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 $ww0$  
y`\rb<AZ*t  
H(tT8Q5i  
i\dd  
 效率 r!;wKO  
^l{q{O7U$  
 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。 q,T4- E  
|+Cd2[hN  
粗糙度参数： 9xOTR#B:_V  
 最小特征尺寸：40nm *nSKIDw  
 总调制高度：200nm `Sal-|[Cv[  
 高度轮廓 )x3p7t)#  
+vIsYg*#2M  
w>wzV=R  
9`td_qh  
 效率 bD`h/jYv  
(*Z:ByA  
'x<o{Hi"\B  
s)G?5Gz  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 a= (vS  
+-NH 4vUg  
uxlrJ1~M  
粗糙度参数： ldt]=Sqy  
 最小特征尺寸：40nm /vs79^&  
 全高度调制：400nm @plh'f}  
 高度轮廓 #ri;{
d^6  
g(dReC  
o>HU4
O}  
 效率 3fxc
H  
yof8LWXx  
O!P7Wu  
z) x.6  
nd }Z[)  
 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。 M9~6ry-_  
]]P@*4!  
7. 总结 3F32 /_`  
 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)。 :,V&P_  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 6w~Cyu4Ov  
 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。 uC%mG
Za  
 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。 ART0o7B  
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