[分享]受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析 [复制链接]

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。 W<tw],M-#  
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1. 建模任务 ,.,spoV  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 #BhDC.CcW  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 rF\L}& Sw  
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2. 建模任务：正弦光栅 ^_5t5>  
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x-z方向(截面视图) y*7{S{9  
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光栅参数： }-N4D"d4o  
 周期：0.908um '4e, e|r  
 高度：1.15um H63?Erh>a  
(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) -I'Jm=q3]  
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3. 建模任务 h\lyt(.s  
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 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。 M.u1SB0  
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 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。 8z)J rO}  
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4. 光滑结构的分析 5H}d\=z  
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]Wg&r Y0  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ',m!L@7M5  
 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% r<OqI*7  
M~l\rg8  
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5. 增加一个粗糙表面 z`:tl7  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 7-("ppYX=  
 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。 uFnq3m^u  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 D:0?u_[W  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 /[+qw%>  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 }e-D&U  
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6. 对衍射级次效率的影响 F0KNkL>&g  
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粗糙度参数： g`I$U%a_2  
 最小特征尺寸：20nm KvmXRf*z  
 总的调制高度：200nm %`0*KMO3  
 高度轮廓 gr\vC  
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 效率 |vY|jaV}  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 =~q Xzq  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm :~\ y
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 总调制高度：400nm 高度轮廓 MZS/o3  
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 效率 9d8U
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(d#W3  
 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。 nmoC(| r  
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粗糙度参数： kY#sQz}8  
 最小特征尺寸：40nm $: qrh6
6  
 总调制高度：200nm LX7<+`aa  
 高度轮廓 ~`<_xIvrq  
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X;d 1@G  
%:Y'+!bX  
 效率 ew1bb K>  
LEA^o"NW.  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 hSXZu?/  
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k!{h]D0  
粗糙度参数： PY[!H<tt  
 最小特征尺寸：40nm cWp5pGIzfp  
 全高度调制：400nm 6&L8{P  
 高度轮廓 M9/J!s  
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A2"$B\j1  
 效率 j,v2(e5:  
g&O!w!T  

J>^KQ  
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7F8>w 7Y]  
 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。 ,e+S7YX  
Z'_EX7r  
7. 总结 wu19Pg?F  
 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)。 jo ~p#l.'  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ZCDcf   
 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。 +Ec@qP R&  
 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。 ]-g4Ct_V  
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