[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。 U!?_W=?  

6"5A%{J  
1. 建模任务 qHplJ "  
%i9E @EV  
RSyUaA  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 %G/hD  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 K6/Q}W
 
)D5"ap]fX  
2. 建模任务：正弦光栅 u=?.}Pj  
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x-z方向(截面视图) Fg5kX  
"ESwA  
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光栅参数： Xq]w<$  
 周期：0.908um ]7F=u!/`<C  
 高度：1.15um 2~1SQ.Q<RY  
(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) 9`A;U|~E@  
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3. 建模任务 $m%fwB  
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3G)#5Lf<  
+>Qq(Y  
jrlVvzZ  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 rb2S7k0{  
mzaWST]  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 n.`($yR_  
{W=%U|f  
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Hr,  
1R{!]uh  
4. 光滑结构的分析 z0p*Z&  
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pMx*F@&nU  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 uGf@  
 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% h5{'Q$Erl  
<;eW=HT+uq  
j^j1  
hYT0l$Ng  
5. 增加一个粗糙表面 nA-.mWD_C  
H1pO!>M  
QuF:p  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 \}u Y'F  
 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。 c)TPM/>(p  
F#,90F'  
BOb">6C  
B4c]}r+  
=w_Ype`  
p*R;hU  
lk^Ol&6  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 7u -p%eq2  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
0U(@=7V  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ^e2VE_8L  
Zw 26  

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6. 对衍射级次效率的影响 knu,"<  
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RVnjNy;O`  
粗糙度参数： 1y4|{7bb  
 最小特征尺寸：20nm x*/tyZg6  
 总的调制高度：200nm T6y\|  
 高度轮廓 !=*g@mgF  
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4x=v?g&  
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 效率 APn
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Go`vfm"S  
)al]*[lY  
VZp5)-!\  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ,uSMQS-O'4  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 /kZebNf6H  
(Z+.45{-  
#`qx<y*S  
.9/hHCp  
 效率 ^]>O;iB?  
{g'(~ qv  
 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。 WrnrF
z  
!P2ro~0/  
粗糙度参数： -P(efYk  
 最小特征尺寸：40nm SXSgld2uS  
 总调制高度：200nm 6C1#/  
 高度轮廓 1jmjg~W  
-V*R\,>  
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TX0  
WA<v9#m  
 效率 ?(@ 7r_j  
G*?8MTP8![  
s$zLiQF;  
lF<]8m%F  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 v^sv<4*%  
!4ocZmj\  
]}>2D,;  
粗糙度参数： HDz5&7* .  
 最小特征尺寸：40nm {X!r8i  
 全高度调制：400nm SpIv#?  
 高度轮廓 |QF7 uV  
&pxg. 3  
W-$Z(Z XL  
 效率 E'f{i:O"~  
Ij7p'a  
*[Imn\hu  
0G(/Wb"/  
PF0_8,@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。 [CTnXb  
F;
Spi  
7. 总结 T )&A2q  
 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)。 =bAx,,D#  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 vRTkgH#4l  
 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。 1>.Ev,X+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。 vJLK,[  
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