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。 Ls+2Zbh   CU2*z(]&   1. 建模任务 y,,dCca   |~mOfuQb   }Sh?S]]`   V#gK$uv    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 eF-."1    对于该仿真，采用傅里叶模态法。 O:{~urV   2. 建模任务：正弦光栅 o~y;j75{.*   q Y?j#fzi   x-z方向(截面视图) Pw`8Wj   w;:*P   j[J-f@F \Y   i#Bf"W{F   光栅参数： (m(JK^    周期：0.908um ">,|V-H    高度：1.15um Zaf:fsj>   (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) ~[nSXnPO   ?ri?GmI|   3. 建模任务 ,CcV/K   9ZsVy   Q1I6$8:7   J$w<$5UY   V1`o%;j    VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 Ed df2;-.   #:U%mHT(_    利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ;rGwc$?|   '9Xu p   pG^   _P 3G    4. 光滑结构的分析 PQSP&   hPkWCoQpq   }"P|`"WW   &4x}ppX    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% #3@rS    eFTpnG   )9'K($   U175{N%3   5. 增加一个粗糙表面 ;yLu R   p\tm:QWD;   *-=(Q`3    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Y^;ovH~ ve    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。 gw3K+P   PI:4m%[   O1U=X:Zl   Kp~VS<3    vzs)[AD   +yH7v5W    该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 TA`1U;c{n    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 *ebSq)    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。  pnowy;   ; !mzyb*   F^t DL:   b_#m}yZ6   6. 对衍射级次效率的影响 %Ycy{`   gx8ouOh   t?x<g<PJ4   粗糙度参数： ^T;*M_    最小特征尺寸：20nm iohop(LZ    总的调制高度：200nm kHghPn?8]    高度轮廓 0w\ zLU   ~Ei$nV   o WrKM   XSe=s HEI   h-#6av:    效率 qo90t{|c   ?qLFaFt/    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 J!v3i*j\   6Z6'}BDP   6S'yZQ|b    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm nJG U-Z    总调制高度：400nm 高度轮廓 ( iBl   1MP~dRZ$   1#V_Z^OL   DnMwUykF>0    效率 W#4 7h7M   +eWQa`g    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。 \ X t7`I<   \}u Y'F   c)TPM/>(p   粗糙度参数： F#,90F'    最小特征尺寸：40nm <ktrPlNuM    总调制高度：200nm B4c]}r+    高度轮廓 N=T<_`$5   c?f4Q,%|   =r?hgGWe   ?? -[eB.    效率 :t"^6xt   (Du@ S   ~drS} V   n71r_S*    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 LvH4{B   Gv!2f   9 -VNp;V   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm 1y4|{7bb    全高度调制：400nm 高度轮廓 )0.kv2o.   U8s2|G;K   7{e 4c    效率 i^X]j   MnsJEvn/   fa jGZyd0:   >a!/QMh   Thp[+KP>    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。 u:6Ic)7'   |sJ[0z   7. 总结 qTRsZz@    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)。 !_]Y~[    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 mDA:nx%5<    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。 :;RMo2Tl    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。 @ wGPqg

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