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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。 >|0yH9af  
B0p>'O2  
1. 建模任务 W3UK[_qK  
PL~k `L  
UShn)3F  
R,Zuy( g  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 (m;P,*  
 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 i?=3RdP/R1  
2. 建模任务:正弦光栅 };oRx)  
3\=8tg p  
x-z方向(截面视图) O#O~A |  
IX7d[nm39  
mMN oR]  
C,2IET  
光栅参数: 8g>jz 8  
 周期:0.908um _Fl]zs<  
 高度:1.15um -D:J$d 6R<  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次,详见案例341) RB/[(4  
*XH?|SV  
3. 建模任务 4L!{U@ '  
Jr17pu(t  
DP^{T/G  
KXw \N!  
tB(Q-c  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器,可对光栅衍射效率进行严格的计算。 tHoFnPd\|  
nr&G4t+%Hv  
 利用该分析器,也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Rp`}"x9  
GsDSJz  
@TgCI`E   
!LIWoa[ F.  
4. 光滑结构的分析 YY7:WQS  
)W57n)]  
:\80*[=;Z  
I$f:K]|.m!  
 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% GQF7]j/  
:Hd?0eZ|  
FC]? T  
1pzU=!R?-O  
5. 增加一个粗糙表面 $Fr2oSTT)  
$ya#-pi`;  
GQ8I |E  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 U7PA%  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合,形成粗糙光栅面型。 _"WQi}Mm  
J|xqfY@+  
boN)C?"^h  
k9^P#l@p  
vpXS!o>/Sn  
P45q}v  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ' J-(v  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 k(^zhET  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 |d%Dw^  
W;KHLHp-  
_&F6As !{  
|;D[Al5AMc  
6. 对衍射级次效率的影响 4uNcp0  
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1Eg}qU,:  
粗糙度参数: }Bc6:a  
 最小特征尺寸:20nm Rb9Z{Clq>  
 总的调制高度:200nm Q;aZpi-E"  
 高度轮廓 .7) A8R7Wt  
!/jx4 w~R  
:=i0$k<E/  
ahV_4;yF  
j ^_ G  
 效率 Nju7!yVM_  
}*R" yp  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Hfc^<q4a.  
{g @ *jo&  
w:umr#  
 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm " g_\W  
 总调制高度:400nm 高度轮廓 "\>3mVOb  
5T   
dUe"qH29s  
5mFi)0={y  
 效率 5X`.2q=d  
D6ck1pxkx  
 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。 .qVdo+M%F  
gH_r'j  
@x=CMF15  
粗糙度参数: R#T6I i  
 最小特征尺寸:40nm <4O=[Q5S  
 总调制高度:200nm (> 8fcQUBb  
 高度轮廓 -Z;:_"&9  
%hTe%(e  
Yb?#vpI  
?v")Z 0 ~  
 效率 #); 6+v  
,U7hzBj8k  
AVcZ.+?  
1:&$0jU&U  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 :ZzG5[o3  
d9^=#ot  
GB !3Z  
粗糙度参数: 最小特征尺寸:40nm NKB! _R+  
 全高度调制:400nm 高度轮廓 I+<`}  
L9kSeBt  
xv%}xeE V  
 效率 Awr]@%I  
#15q`w  
>eEf|tKO  
lO) B/N&  
K^> qn,]H'  
 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。 'rF TtT  
L`Ic0}|lzy  
7. 总结 A5/h*`Q\\  
 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)。 -!}1{   
 对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 X:e'@]Z)?  
 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。 !PQRlgcG  
 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。 $"UAJ-  
N&ddO-r[s  
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