[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。 &<$YR~g5j$  
f2,\B6+  
1. 建模任务 kNC]q,ljt5  
F- l!i/  
oeA}b-Ct0  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 X775j"<d  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 U6Xi-@XP  
A[8vD</}_  
2. 建模任务：正弦光栅 3aERfIJyE  
7T/hmVi_  
x-z方向(截面视图) .?dYY;P  
z$b'y;k  
Y
JqbA?i  
光栅参数： P0O=veCf  
 周期：0.908um 8=DZ;]XD.  
 高度：1.15um w<$0n#5  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) ~0T,_N  
bU{lV<R,  
3. 建模任务 2E_d$nsJ  
<-s5 ;xwtS  
~7O.}RP0  
$e/[!3CASP  
bVW2Tjc:  
 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。 pUm|e5  
_d*QA{  
 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。 CMviR<.  
y%@C-:
 
k35E,?T  
2/f!{lz](  
4. 光滑结构的分析 Cw,;>>Y_b<  
.yN.  
4u+4LB*  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 $G D@e0  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% mb#&yK(h  
l<dtc[  
%?i~`0-:n%  
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5. 增加一个粗糙表面 ^7-l<R[T  
QvvH/u  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 `HV~.C  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 D?`|`Mu  
XyrQJ}WR|  
CoTe$C7  
w+G+&ak<  
rlP?Uh  
Uk<2X
Gj  
U "kD)\  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Rt3/dw(p  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Tt+E?C%Y  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 P`]p&:  
zA%$l&QN]  
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uraT$Q}  
6. 对衍射级次效率的影响 WwAvR5jq  
l2 mO{'|C  
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粗糙度参数： |]+PDc%  
 最小特征尺寸：20nm Jx3fS2  
 总的调制高度：200nm ;wKsi_``@  
 高度轮廓 #"KaRh  
Ew>lk9La(  
>A ?{cbJ  
1`v$R0`!  
8XhGo2zf  
 效率 (hn;C>B  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 8}>s{u;W  
&)GlLpaT  
EB2 5N~7  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Fa-F`U@h(m  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 d[$YTw  
Z<W`5sop^  
+xn59V  
'RzzLk|$  
 效率 }/g1s71  
_(0GAz%9  
 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。 !lk9U^wnd  
7?a!x$-U(  
粗糙度参数： Q5>]f/LD  
 最小特征尺寸：40nm 7kq6VS;p  
 总调制高度：200nm SJ).L.Cm6  
 高度轮廓 a n,$Z,G#K  
^;mnP=`l[  
H&h"!+t(#  
+hUz/G+3  
 效率 YT\.${N  
R/@n+tbe  
WNWtQ2]  
#xfPobQ>il  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 t# <(Q  
&.)ST0b4  
9KDm<Q-mf  
粗糙度参数： Zg/ ],/`  
 最小特征尺寸：40nm 8rpr10;U  
 全高度调制：400nm #S') i1;  
 高度轮廓 x}X hL  
^Kfm(E  
DhzmC  
 效率 <g'0q*qE  
`|f1^C^  
8Y&_X0T|  
@lTd,V5f  
Ah Rvyj  
 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。 Pe)SugCs  
<-O^ol,fX  
7. 总结 \3 M%vJ  
 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)。 {^_K  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 m`6=6(_p  
 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。 RAAu3QKu  
 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。 N`rz>6,k1  
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