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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。 M$>1L  
Z:sg}  
1. 建模任务 -v]Sr33L  
n O\"HLM  
%R}.#,Suo  
uP~@U"!  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 c*L0@Ak%  
 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 $+Z)  
2. 建模任务:正弦光栅 GycSwQ ,  
$JMXV  
x-z方向(截面视图) \%f q  
=,_ +0M9  
NnDxq%l%  
pgQV/6  
光栅参数: z6jc8Z=O  
 周期:0.908um ]v]qChZHd  
 高度:1.15um qQ?"@>PALD  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次,详见案例341) 3TY5;6  
gT0BkwIV  
3. 建模任务 N`L0Vd  
I+[>I=ewa  
-xEXN[\S  
1p/3!1  
ZaV8qAsP  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器,可对光栅衍射效率进行严格的计算。 4{rZppm  
HUv/ ~^<  
 利用该分析器,也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 gy 3i+J  
*KV0%)}sbL  
XINu=N(g  
YkniiB[/  
4. 光滑结构的分析  CohDO  
h?BFvbAt  
2(u,SQ  
O4cr*MCb5  
 计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 对于光滑结构,参数平稳,0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% Jrti cK$  
E[@ u 3i8  
ER5gmmVP@p  
CF&6J$ZBgJ  
5. 增加一个粗糙表面 vY${;#~|  
$Q96,rb}k;  
[z`31F  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 x7:s]<kE  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合,形成粗糙光栅面型。 )4gJd? 8R  
XWS%zLaK  
52 fA/sx  
723bkJw V  
T92UeG  
#h8Sq~0  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 v9w'!C)b  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 %l}D.ml  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 g X ]-\  
JEahGzO  
b&~4t/Vq  
`\gnl'  
6. 对衍射级次效率的影响 jkiFLtB@V  
OWjk=u2Lz  
8S mCpg  
粗糙度参数: tD(7^GuR  
 最小特征尺寸:20nm KxYwJ  
 总的调制高度:200nm )vjh~ybZ  
 高度轮廓 <lw` 3aa(  
XQ9O$ ~q  
4e~A1-  
\W1,F6&j  
9[b<5Llt  
 效率 tyXuG<  
)uj Ex7&c  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Rz bj  
M=F xB;v  
q3.j"WaP  
 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm Ox&P}P0f  
 总调制高度:400nm 高度轮廓 =(NB%}  
\K@'Z  
Q&wB$*u  
%{AO+u2i  
 效率 /^X/8  
+$C 4\$t  
 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。 Ir`eL  
kbTm^y"  
|Y$uqRdV  
粗糙度参数: { /K.3  
 最小特征尺寸:40nm R< ,`[*Z  
 总调制高度:200nm  87<-kV  
 高度轮廓 x(hE3S#+  
e,F1Xi #d  
>XY`*J^  
,k{#S?:b  
 效率 @.b+av4J  
9N9 L}k b  
CdasP9"1  
Mn9dqq~a  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ??PC k1X  
i5Zk_-\#H  
,sA[)wP{  
粗糙度参数: 最小特征尺寸:40nm f!oT65Vmi  
 全高度调制:400nm 高度轮廓 LJk@Vy <?  
Q<h-FW8z  
l>Z5 uSG  
 效率 $FlW1E j  
Gb8D[1=u=  
/2UH=Q!x4E  
[s"O mAy4  
}4Tc  
 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。 bSfpbo4(  
`tHvD=`m.  
7. 总结 BGOuDKz9C  
 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)。 !lf|7  
 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 g .onTFwN  
 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。 mz @T  
 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。 "} q@Y=  
jX3,c%aQ5e  
2"Ecd  

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