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infotek 2021-11-23 13:12

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。 I &t~o  
@X2*O9  
1. 建模任务 11[lc2  
$cCC 1=dW  
%BqaVOKJ"f  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 &XP(D5lf`B  
 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 Y`|+sND  
}htjT/Nm  
2. 建模任务:正弦光栅  QHEtG2  
J!6FlcsZm  
x-z方向(截面视图) ggr  
k_al*iM>H  
0+1wi4wy/  
光栅参数: WNjwv/  
 周期:0.908um j2Zp#E!  
 高度:1.15um H",B[ YK  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次,详见案例341) +eM${JyXH  
)ZJvx%@i  
3. 建模任务 ^QB[;g.O  
C6_(j48&  
^.SYAwL  
c?p^!zG  
{f!/:bM  
 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。 @ D+ftb/  
`BPTcL<W  
 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。 I5$P9UE+^9  
Nk`UQ~g$  
DX>a0-Xj  
7io["zW  
4. 光滑结构的分析 --$o$EP`  
OG,P"sv  
1gEH~Jmj  
d"$8-_K  
 计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 )xGAe#E~j  
 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% US6_5>/  
)s2] -n}W  
THA9OXP  
!QUY (  
5. 增加一个粗糙表面 Q=\ Oa(I  
mCtS_"W  
G7-BeA8  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 *dzZOe>,  
 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。 {Z.6\G&q  
kmuksT\)a  
=lXj%V^8N  
Gn]36~)*H  
e _vsiT  
s:`i~hjq  
bQll;U^A  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 GN.O a$  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 DA =U=F  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 #m+!<  
=bC +1 C  
d1/emwH  
'[F:uA  
6. 对衍射级次效率的影响 ]`E+HLEQ'  
Nz{dnV{&x;  
<G"cgN#]  
粗糙度参数: FB=oGgwwq  
 最小特征尺寸:20nm aM^iDJ$>  
 总的调制高度:200nm #F*|@  
 高度轮廓 &{iC:zp  
mgxIxusR  
w7nt $L5  
`h}eP[jA  
? @V R%z  
 效率 e_BG%+;G,  
$o"nTl  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 =O/Bte.  
~PQ.l\C  
;rh.6Dl  
 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm :-&|QVH  
 总调制高度:400nm 高度轮廓 ;#B(L=/  
+,Dc0VC?  
\?bV\/GBR  
#GsOE#*>T  
 效率 l,wlxh$}(  
`i{d"H0E  
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。 3f|}p{3  
[ X*p [  
粗糙度参数: 6*8Wtq  
 最小特征尺寸:40nm 77e*9/6@  
 总调制高度:200nm 6|97;@94  
 高度轮廓 AXfU$~  
dzcF1 5H1  
5<?Ah+1  
r)(5,*v  
 效率 3WV(Ok  
| %_C$s%  
nx9PNl@?V  
:\T Mm>%q  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 A`c22Ls]  
9rB3h`AVF  
EIi<g2pM(  
粗糙度参数: :XKYfc_y  
 最小特征尺寸:40nm Z0|5VLk,<{  
 全高度调制:400nm :]"5UY?oF  
 高度轮廓 /iW+<@Mas  
J?4{#p  
C|{Sj`,XG  
 效率 Y#U.9>h  
Q G) s  
uLms0r\@!  
j*=!M# D  
dQX-s=XJ  
 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。 J%|?[{rO{'  
ktu?-?#0,  
7. 总结 u#05`i:Z  
 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)。 Sn:>|y~  
 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;W|kc</R*  
 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。 ! FcGa  
 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。
w,~*ead  
ding_snoe 2021-11-23 14:41
经典,学下。。。,,
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