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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。 ?0s&Kz4B  
JvW!w)$pY  
1. 建模任务 EJaO"9 (  
tjm@+xs  
u`*$EP-%  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 z5[Qh<M  
 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 '+S!>Lqb  
oX/#Mct{s  
2. 建模任务:正弦光栅 /dVcNo3"  
hJJo+NNN  
x-z方向(截面视图) IifH=%2Y  
R*O6Z"h  
jLul:* L  
光栅参数: 3_ =:^Z  
 周期:0.908um UZc{ Av  
 高度:1.15um ue}lAW{q  
(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) 1g|6,J  
dFpP_U  
3. 建模任务 'BEM:1)  
yucbEDO.  
'DH_ihZ  
!un_JZD  
w{ x=e  
 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。 hN:2(x  
RAEiIf!3  
 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。 04z2gAo  
GwlAEhP  
pM@0>DVi  
/#?i+z   
4. 光滑结构的分析 RK=YFE 0  
*:,7 A9LY  
:cTwp K  
1FC 1*7A[  
 计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 ((_v>{  
 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% ;0++):30V  
#1f8A5<  
8,(5Q  
?Wp{tB9N0  
5. 增加一个粗糙表面 4,R1}.?BzJ  
V|dKKb[Lve  
5 %aT  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 UbV} !  
 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。 8DNGqaH;dt  
$yg}HS7HC  
1 Xu^pc  
Rs%6O|u7  
kv3jbSKCT  
)u'("  
8/E?3a_g-  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 -{fbZk&A  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Y3I+TI>x  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 -T-h~5   
;zvg]  %  
=2[cpF]  
 kQm\;[R  
6. 对衍射级次效率的影响 L pdp'9>I  
"%Eyb\V!  
enT.9|vm/  
粗糙度参数: tpi63<N  
 最小特征尺寸:20nm O ijG@bI8  
 总的调制高度:200nm 7uRXu>h  
 高度轮廓 -xf=dzm)  
~3z10IG  
Nl1v*9_x  
XA:v:JFS  
SuW_[6 ]  
 效率 )f0t"lk  
Si]8*>}-B  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 X/nb7_M  
2 }Q)&;u  
=jmn  
 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm e&u HU8k*  
 总调制高度:400nm 高度轮廓 k^.9;FmQ  
.HG0%Vp  
l$Y7CIH  
'%R Yo#  
 效率 _, ;c2  
d+fi g{<b  
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。 o^},L?  
A_@#V)D2  
粗糙度参数: p_ QL{gn  
 最小特征尺寸:40nm 7@Qz  
 总调制高度:200nm #f@sq5pTO  
 高度轮廓 h7  >  
h^bbU.  
/cDla5eej  
DP*[t8  
 效率 W$P)fPU'  
nK6{_Y>  
j4Cad  
-$4PY,  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 f?_H02j`/E  
qGgT<Rd~1  
r!etj3  
粗糙度参数: pXCmyLQ  
 最小特征尺寸:40nm ,y?0Iwf  
 全高度调制:400nm .t0Q>:}&b  
 高度轮廓 [>4Ou^=1  
Ssr P  
Ohnd:8E  
 效率 (6 fh[eK86  
; eq^m,oz  
\=4[v-3 H  
$q{-)=-BXQ  
m4|9p{E  
 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。 Hc4]2pf  
a! P?RbW  
7. 总结 !5Kv9P79  
 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)。 4?,N;Q  
 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 $ T.c>13  
 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。 $GYcZN&  
 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。
IiIF4 pQ,  
ding_snoe 2021-11-23 14:41
经典,学下。。。,,
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