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infotek 2023-04-18 08:27

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。 # f{L;  
` \-m qe  
1. 建模任务 ~qW"v^<  
hcD.-(-;)  
^6^A/]v  
Q mz3GH@wg  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 *5'l"YQ@1  
 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 %aJ8wYj*  
2. 建模任务:正弦光栅 zU>bT20x/  
 ~\+m o  
x-z方向(截面视图) NEMC  
<d hBO  
^t)alNGos  
A `=.F  
光栅参数: cA B^]j  
 周期:0.908um w3oe.hWP3N  
 高度:1.15um q}7(w$&  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次,详见案例341) V^p XbDRl  
w 259':  
3. 建模任务 {cYbM[}U"  
{&Sr<d5  
WPNvZg9*c  
Fm.IRu<\`  
FkIT/H  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器,可对光栅衍射效率进行严格的计算。 [;i3o?\_I  
Q\v^3u2;m`  
 利用该分析器,也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 q"^T}d d,  
N%+C5e<  
]a=Bc~g91  
7tz #R :  
4. 光滑结构的分析 y <21~g=  
3MFb\s&Fq  
xYWg1e$k  
#kDJ>r |&-  
 计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 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%  w4p<q68  
* d[sja+  
8Ow0A  
l 7=WO#Pb  
5. 增加一个粗糙表面 FiJU *  
f0lK ,U@P  
'uA$$~1  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 n*fsdo~  
 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。 oT27BK26?h  
IGtqY8  
*l4`2eqZ  
 ~/kx  
? v2JuhRe  
%]i("21  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 v5o@ls  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 0FD+iID  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Nt'u;0  
J~vK`+Zs  
{]\!vG6  
^aG=vXK`b  
6. 对衍射级次效率的影响 i^'Uod0d.  
UN*XLHio  
j8ebVq  
粗糙度参数: (Q09$  
 最小特征尺寸:20nm l6EDl0~r  
 总的调制高度:200nm Hh1OD?N)  
 高度轮廓 h .$3 jNU  
K+_$ WT_  
_ mw(~r8R  
C7[CfcPA  
)FrXD3 p  
 效率 lE?F Wt  
Eo }mSd  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 z2lEHa?w  
UE9r1g`z  
&ii3Vlyzg  
 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm BK1Aq3*)  
 总调制高度:400nm 高度轮廓 hD:$Sv/H  
E|Lv_4lb=  
 !mX 2  
"sf]I[a  
 效率 {s=$.Kg  
L@{5:#-  
 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。 zF[>K4  
Nz&J&\X)tD  
Rz!E=1Y$  
粗糙度参数: H[{ch t h  
 最小特征尺寸:40nm F_$K+6  
 总调制高度:200nm uz1t uX_  
 高度轮廓 o|nj2.  
WlnI`!)d  
V}>0r+NL<  
 R9->.eE  
 效率 gn? ~y`  
Q b5AQf30  
*}\!&Zk"  
@,-xaZ[  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 m3k}Q3&6Z  
(,E.1j]ji  
QMzBx*g(  
粗糙度参数: 最小特征尺寸:40nm ^zv28Wq>  
 全高度调制:400nm 高度轮廓 r)dT,X[}F  
pt;kN&A^  
m#'2 3  
 效率 > @ulvHL  
I hvL2 zB  
xcz1(R  
*fq=["O  
1(Kd/%]{  
 对于较粗糙的表面,0级衍射效率大幅降低,而且±1级衍射效率的不对称性增大。 -, ~n|ceI  
DiAPs_@  
7. 总结 6M"]p  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 @>J4K#"  
 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 :Q\b$=,:  
 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。 33\{S$p  
 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。 ,2)LH 'Xx  
aT#R#7<Eg  
H;<hmbN?d  

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