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infotek 2020-11-26 09:41

受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析

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。 dN){w _  
h,K&R8S  
1. 建模任务 h645;sb0  
0\eSiXs  
"g(q)u >  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 rERtOgi  
 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 'uwq^b_  
=YtK@+| i  
2. 建模任务:正弦光栅 [T,Df&  
!u`f?=s;  
x-z方向(截面视图) Eh"Y<]$  
]HRHF'4  
~u?rjkSFoh  
光栅参数: -ilhC Y@M  
 周期:0.908um -7EwZRS@9  
 高度:1.15um Yt r*"-  
(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) 1o)<23q`)  
qzk]9`i1:  
3. 建模任务 lHu/pSu@k  
n9 Jev_!A  
%H}M[_f  
w}29#F\]R  
bf\ Uq<&IJ  
 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。 $=C ` V  
U:$`M,762Z  
 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。 A~L Ti  
/&!o]fU1C  
XW{cC`&  
}E)t,T>  
4. 光滑结构的分析 za8+=?  
M@0S*[O{"  
va.Ve# N  
qtP*O#1q  
 计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 LBcqFvj{&  
 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% \ow(4O#  
4XeO^#  
:[Ie0[H/M  
 ~"h V-3U  
5. 增加一个粗糙表面 V. o*`V  
 7re4mrC  
*mN8Qd  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 4&~*;an7  
 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。 86o'3G9@  
+H!aE}  
==bT0-M.~  
73!])!SVI  
(. ,{x)H  
14y>~~3C4  
BkDq9>  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 N/E=-&E8  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 W'Qy4bl7C  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 b+71`aD0  
JJP!9<  
D,s[{RW+q  
u 0 K1n_  
6. 对衍射级次效率的影响 v)'Uoe"R%  
/{Z<!7u;U  
-"xC\R  
粗糙度参数: ?j} Fxr  
 最小特征尺寸:20nm k6_OP]  
 总的调制高度:200nm QRER[8]r$  
 高度轮廓 0fR?zT?  
\(1WLP$2U  
yIS&ZtBA  
`P;uPQDzZ3  
=&vRT;6  
 效率 P;e@<O  
j,N,WtE  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ?:RWHe.P  
 PO=A^b  
]tEH`Kl  
 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm 7L!q{%}  
 总调制高度:400nm 高度轮廓 Ly6) ,[q~  
(m=F  
mzTM&@  
"3NE%1T  
 效率 jt&rOPL7  
/6p7 k  
由于粗糙表面的总调制高度变大,±1级衍射效率发生轻微不对称。 "=9)|{=m  
}4xz,oN  
粗糙度参数: BctU`.  
 最小特征尺寸:40nm XN'<H(G  
 总调制高度:200nm =,LhMy  
 高度轮廓 "J3n_3+  
-O[9{`i]  
Eb\SK"8  
F#7A6|  
 效率 +/8KN  
9 N@N U:M+  
h)yAg e  
,SoqVboRl  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 BoPJ;6?>}  
X1lL@`r.5  
Qx[ nR/  
粗糙度参数: &?yVLft  
 最小特征尺寸:40nm WR4\dsgCU  
 全高度调制:400nm Dad*6;+N  
 高度轮廓 QgW4jIbx  
4031~A8  
1;y?!;FD  
 效率 ;S^7Q5-  
jX{t/8v/s4  
~ny4Ay$#  
o2NU~Ub  
Kyq/o-  
 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。 ] _P!+5]<  
dK?vg@|'  
7. 总结 q|wwfPez7  
 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)。 m=%WA5c?  
 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 /s^O M`5  
 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。 {t<U:*n2  
 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。 5oE!^bF?  
%$I@7Es>  
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QQ:2987619807
iMr/i?`i  
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