[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。 YJ&lB&xH  
.vCY%0oE  
1. 建模任务 iMP*]K-O  
L$oia)%t-  
~uP r]#  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Y\+(rC27  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ?7fQ1/emhO  
SJ1w1^#Pz  
2. 建模任务：正弦光栅 (#!(Q) ]  
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x-z方向(截面视图) KK&<Vw|O\  
EX+={U|ua$  
(#fm (@T  
光栅参数： fcgDU *A%  
 周期：0.908um m1~qaD<DZ$  
 高度：1.15um j|^-1X  
(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) 2N8rM}?90  
c n\k`8  
3. 建模任务 Oz4,Y+[#  
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N/`TrWVF  
Q0 uP8I}n  
TnbGO;  
 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。 c+,7Zu!  
!=~s/{$PE  
 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。 -13P 2<i+  
+cPE4(d  
3p?<iVE  
s=\LewF1<  
4. 光滑结构的分析 Sleu#]-  
0?J|C6XM#4  
FR@PhMUS  
@2GhN&=  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Z@>=&  
 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% )vE
HLp.  
2A@Y&g(6T7  
'S%} ?#J  
cu.*4zs  
5. 增加一个粗糙表面 jkQt'!  
7dM6;`V^  
/ZIJ<#o[
 
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 .NzW@|  
 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。 ei+
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E1U4v&P  
4."o.:8x  
A;kw}!  
W|r+J8  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ^hl]
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 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 tn:/pPap  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 !yV,|)y5F  
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uK4'n+_>\  
5 CY_Ay\  
6. 对衍射级次效率的影响 y'0dl "Dy\  
M<#)D  
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粗糙度参数： </
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 最小特征尺寸：20nm M3jv aI  
 总的调制高度：200nm YvxMA#  
 高度轮廓 9A*?E  
3x(MvW30Lg  
Tjeo*n^  
V. bH$@ej  
-hU>1ux&V  
 效率 *1o+o$hY2  
D_ Bx>G9  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 cAKoPU>U  
TsFdy{/o*  
NrI5uC7  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm @ (u?=x;  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Kl46CZs#8  
eF8aB?&"  
zV_-rf  
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 效率 VM2@{V/=~  
RaM#@D7  
 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。 g~^{-6Vg  
avxn}*:X.  
粗糙度参数：  i_E#cU  
 最小特征尺寸：40nm Kt4\&l-De  
 总调制高度：200nm u7Y'3x,`  
 高度轮廓 @aiLGwh  
-'H+lrmv  
?D~SHcBaN  
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 效率 ?N!j.E4=  
Gs=a(0 0i?  
\xO2WD  
U@v8H!p^i  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 $R$c1C'oX  
P8,
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粗糙度参数： q@MjeGs%  
 最小特征尺寸：40nm MVeQ5c(  
 全高度调制：400nm "<.  
 高度轮廓 I>8@=V~  
i[t=@^|  
(E1>}  
 效率 7 NB"oU^h%  
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I<!5w  
R&=GB\`:a  
4Jk}/_  
:{xN33@6\X  
 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。 Y"/UYxCm|&  
im?XXsH'  
7. 总结 HsgTHe  
 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)。 F;Xq:e8  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 N;ecT@Ug  
 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。 QV H'06"{  
 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。 mQA<t)1  
^n45N&916