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。 {$qE>ic   8]h~jNku   1. 建模任务 R*0]*\C z   jRiXN%   p{|!LcSU$2   ]QC9y:3    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 &?g!)O    对于该仿真，采用傅里叶模态法。 sg`   2. 建模任务：正弦光栅 QNbV=*F?   ,="hI:*<   x-z方向(截面视图) B@w/wH   U}T{r%9   |P0!dt7sQ   0:I[;Qt   光栅参数： jQBL8<    周期：0.908um 9*Q6/?v    高度：1.15um V82HO{ D   (这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) W6gI#   |PtfG2Ty?   3. 建模任务 ylm #Xa   fHK.q({Qc   :a/l9 m(   "?%2`*\   }#r awVe=    VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 wKU9I[]   mF:Pplf<    利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ~+ kfb^<-   PctXh, =   -w"$[XP   !mZDukfjQ   4. 光滑结构的分析 .8wf {y   sZx`u+   ZyM7)!+kPa   z~"Q_gme    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% _?>x{![   .(RZ&*4   [*C%u_h   KFgq3snH   5. 增加一个粗糙表面 c=,HLHpFO(   *8r^!(Kj   x(n|zp ("    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 %nRgHN>    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。 cO$xT;kK   e%s1D   _h+7KK   /!?b&N/d)   EXMW,   IClw3^\l    该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 a,36FF~&    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 U&i#cF    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 >AFQm   wBDHhXi0   )T6:@n^]h   Na$.VT   6. 对衍射级次效率的影响 Qr\eT}   <2d)4@B=   f&j\gYWq   粗糙度参数： 3! #|hI>f    最小特征尺寸：20nm }uNj#Uf    总的调制高度：200nm denxcDFu/~    高度轮廓 iX o(   mPU}]1*p   n}b{u@$   Nw9@ E R   v%$l(    效率 6cd!;Ca   W[I$([    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 #|K{txC    0C;Js\>3]   F?$Vx)HI    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +oh|r'~    总调制高度：400nm 高度轮廓 =igTY1|af   B{b?j*fHJ   {+zG.1o^   O1UArD    效率 #K0/ >W   <THwl/a    由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 +m]-)   ,ss" s3   5kGQf   粗糙度参数： 9 Jw,ls    最小特征尺寸：40nm =@ acg0    总调制高度：200nm e]nP 7TIU    高度轮廓 +.&P$`;TZj   vp2w^/])u   >;XtJJS   }]H7uC!t    效率 8!0fT}   0r_~LN^|[   (u^8=#   J90:c@O"w    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 BdMd\1eMw   yKuZJXGVo   qSlo)aP   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm W**[:n+    全高度调制：400nm 高度轮廓 i3mw.`7   c]Gs{V]\   T*mR9 8i    效率 GZWqPM4S\   `*[\b9>   tH&eKM4 G   0ETT@/)]z   ?A;RTM    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。 k-a1^K3   G6 2;p#   7. 总结 ]zVQL_%,    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)。 P>u2""c    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Uj\t04    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。 8G3 Z,8P4(    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。 vs$h&o>|

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