[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。 ]Q6+e(:~ZH  
]ZzoJ7lr  
1. 建模任务 r-RCe3%g%  
*2JH_Cj`  
hD nM+4D  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 \8;Qv  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 CY*ngi&  
U/T4i#  
2. 建模任务：正弦光栅 N#(jK1`y  
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x-z方向(截面视图) yWj9EHQU[  
D4< -8  
-"W)|oC_  
光栅参数： g3|B
E2?  
 周期：0.908um #*!
+b  
 高度：1.15um &EAk z  
(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) v"z(JF  
_9D|u<D  
3. 建模任务 H4M{_2DO  
u5Qp/ag?N  
zuUT S[  
a @6^8B?w;  
X'cf&>h  
 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。 K!3{M!B  
m)s xotgXf  
 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。 wA?@v|,dZ  
{mNdL J  
o_iEkn  
12idM*  
4. 光滑结构的分析 C&=x3Cz  
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iN  
mO#I nTO  
N<9w{zIK(  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Rr%tbt.sE  
 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% ./$ <J6-J  
jvu N  
KwS`3 6:  
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5. 增加一个粗糙表面 CE)*qFs  
HtxLMzgz<<  
lp(Nv(S  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 _-n Y2)  
 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。 "X`RQ6~]>  
r,5-XB  
/T,zZ9=  
|Eb&}m:E$  
=(%*LY!Xc  
DlDB=N0@S  
.N5'.3  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 P*0f~eu  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 djUihcqA`  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 t
yB)HF  
9qEOgJ  
v{o? #Sk1  
D-6
  
6. 对衍射级次效率的影响 h0|[etaf  
D}MoNE[r  
<KtBv Ip]  
粗糙度参数： _74UdD{^o  
 最小特征尺寸：20nm R;r|cep  
 总的调制高度：200nm ;d4y{  
 高度轮廓 >rKhlUD  
*%X.ym'  
OZ^h\m4  
_ \l HI  
ZW>o5x__b  
 效率 |) O):  
H<,bq*@  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 #pX8{
Tf[  
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! tGiTzzp  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm n'yl)HA~>`  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 yxvjg\!&  
k{a)gFH O  
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 效率 I0iY+@^5  
,ijW(95{k  
 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。 :W~f;k  
9\AS@SH{^T  
粗糙度参数： (xL :;  
 最小特征尺寸：40nm Oxv+1Ub<Dv  
 总调制高度：200nm S6GMUaR  
 高度轮廓 RyuEHpN}  
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VD/&%O8n  
r{S=Z~J  
 效率 -D#5o,]3  
^!}F%  
yX'IZk#_L  
<GaT|Hhc=  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %K?iNe  
0~]QIdu{AR  
:G}DAUFN  
粗糙度参数： '00J~j~  
 最小特征尺寸：40nm e\r7BW\Y  
 全高度调制：400nm &dRjqn^&X  
 高度轮廓 ^wJEfac  
0wFh%/:  
&2{]hRM  
 效率 $6!iBX@  
4)^vMG&  
Fc'[+L--Q  
P>wZ~Hjk  
{2:d`fqD  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 BSKEh"f  
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7. 总结 zh%qS~8Yv  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 ~^$MA$/p  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 /UHp [yod  
 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。 ;& ~929  
 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。 [D[D`gpjA  
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