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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。 O\4+_y  
qF{DArc  
1. 建模任务 oGJ*Rn)Z  
ckf<N9  
]~prR?  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Ev+HWx~Y  
 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 CP]S-o}yd  
xI@$aTGq  
2. 建模任务:正弦光栅 bCA2ik  
# cN_y  
x-z方向(截面视图) 5 PGlR!^  
\]T=j#.S$  
-Wlp=#9  
光栅参数: wc7mJxJxA  
 周期:0.908um _(oP{w gB  
 高度:1.15um v@fe-T&0  
(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) .# 6n  
gV"qV   
3. 建模任务 ^"O{o8l>2  
)D[ "M$ZA^  
t;.^K\S4  
%NT`C9][  
OU,PO2xX9  
 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。 n5Nan  
aNE9LAms  
 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。 3XeXzPj  
I*A0?{  
f0 uUbJ5  
W\@?e32  
4. 光滑结构的分析 V#'26@@  
+Lm3vj_ N  
AT B\^;n.  
U1,~bO9  
 计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 bQ-Gp;]  
 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% pk-yj~F}  
$!YKZ0)B'0  
-{X<*P4p  
kmm  
5. 增加一个粗糙表面  4%g6_KB  
r]A" Og_U  
lLuID  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。  Y{B9`Z  
 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。 Ps U9R#HL1  
u0m5JD0/  
vkd[: CC  
'[Mlmgc5  
)Y3EQxXa  
[YC=d1F5  
zRwb"  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 $_Y/'IN`k  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 9[cp7 Rcb  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 W8w3~  
m7$8k@r  
_& 8O~8tW  
h ?uqLsRl  
6. 对衍射级次效率的影响 weNzYMf%  
SArfczoB  
M]}l^ m>L  
粗糙度参数: 3`8dii  
 最小特征尺寸:20nm >qR7'QwP  
 总的调制高度:200nm S8 :"<B)  
 高度轮廓 86 *;z-G  
P @zz"~f7  
QL2Nz@|k  
;W]D ~X&  
z0#-)AeS  
 效率 -x{dc7y2  
3pvYi<<D'  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ]b3/Es+  
>A-<ZS*N  
M70c{s`w5  
 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm FY$fV"s  
 总调制高度:400nm 高度轮廓 j5PL{6  
m23+kj)+VY  
|+>uA[6#  
))!Bg?t-  
 效率 fX_#S|DlSG  
W+_RhJ  
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。 mw_ E&v  
rah,dVE]  
粗糙度参数: !lAD q|$  
 最小特征尺寸:40nm gw"~RV0  
 总调制高度:200nm #?dUv#  
 高度轮廓 P''X_1oMC  
'l~6ErBSg  
blGf!4H  
Cezh l  
 效率 (:5G#?6,  
^(ScgoXva  
Z%m-HE:k  
-_NC%iN#C  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 " Ya9~6  
h{k_6ym  
3t)v %S|k  
粗糙度参数: P"1 S$oc  
 最小特征尺寸:40nm 2jl)mL  
 全高度调制:400nm <\" .L  
 高度轮廓 A3HF,EG  
)t:7_M3  
2edBQYWd  
 效率 rz%<AF Z  
YzAFC11,  
p~2UUm V  
;#TaZN  
$+cAg >  
 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。 q]\X~ 9#  
1S0pd-i  
7. 总结 MxOD8TDF4  
 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)。 + E/y ~s  
 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 y:d{jG^  
 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。 @m~RtC-Q  
 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。 ;Wc4qJ.@  
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QQ:2987619807
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