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。 @A<~bod   ^zS;/%   1. 建模任务 N9y+Psh   "WO0rh`   )[r=(6?n   '#eT    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ,nGQVb     对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ^]~!:Ej0   2. 建模任务：正弦光栅 ET 0(/Zz   2JcP4!RD   x-z方向(截面视图) [N}QCy   m{~L Fhhd1   O6ugN-d>   +Z 86Qz_   光栅参数： w`3.wALb    周期：0.908um N93R(x)%    高度：1.15um e=eip?p   (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) ^tI&5S]nE   |JP'j1 Ka   3. 建模任务 a2kAZCQ   P=\Hi.]%    Zy8tI#   <h}x7y?   zjSl;ru    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。 -5|el3%)   T:9M|mD    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。 [TFp2B~)#   vts"   ;Ru[^p.{   m/(/!MVy   4. 光滑结构的分析 hY!>>   t)g%9 k^   T!HAE#xC   V@TA~'$|    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% o_[~{@RoR   [?;L   B., BP   Ro<x#Uo   5. 增加一个粗糙表面 D ] n|d+   Fp[49   -S&9"=v    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 _#+l ?\u    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。 |W@Ko%om   6d2eWS   3>73s}3   81(\8#./   %L7DC`   vv<\LN0    该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 a|#pl!    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 P4c3kO0    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 #o9CC)q5G   NWQ7%~#k*   !?Y71:_!   /BvMNKb$$   6. 对衍射级次效率的影响 ggYi7Wzsd   |TkicgeS   (x.qyYEoI   粗糙度参数： e^\#DDm    最小特征尺寸：20nm 9F6dKPN:    总的调制高度：200nm -f1}N|hy    高度轮廓  0Q8iX)   #N64ZXz_   $= 2[Q   ]n<Ba7Y   A &%7Z^Pp    效率 R~hIoaiN   u|u)8;'9(    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ~|ZAS]   3pL4Zhf   M(C}2.20    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )hoVB    总调制高度：400nm 高度轮廓 h^`@%g9 S   gSyBoY   >uQjygjj   Pc5C*{C    效率 KbK!4   U~@;2\ o    由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 \_(0V"   xXmlHo<D   TeR bW   粗糙度参数： T?.l_"%%d    最小特征尺寸：40nm KZ^>_K&    总调制高度：200nm Sz')1<    高度轮廓 )"M;7W?R0   w T_l>u   l 6aD3?8LN   g}a+%Obb    效率 [ C~N#S[]   v@s"*E/PF7   @ptrF pSL   T-kHk(    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %]tW2s"   }NdLd!   2.v`J=R   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm 0QrRG$<4X    全高度调制：400nm 高度轮廓 2~r2ErtS   ,+gtr.   U-f8D    效率 J#iuF'%Ds   * 0JF|'   ]rg-=Y k   4 EA$<n(A-   ~G6xk/+n-m    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。 Ag2Q!cq   |Dq?<Ha   7. 总结 qvhG^b0h    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)。  z{V#_(    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 n%~r^C_    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。 )fS6H<*    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。 P#8lO%;

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