[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。 A&N*F"q  
D/s?i[lb  
1. 建模任务 4vqNule  
-P#nT 2  
(=JueF@J  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 `P.CNYR<J  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 CEqZ:c  
0Hcbkep9D  
2. 建模任务：正弦光栅 <]Y[XI(kr  
"{( [!  
x-z方向(截面视图) Bp3L>AcVu  
kp`0erJqw  
'F5)ACA%  
光栅参数： V2<i/6~  
 周期：0.908um D[~}uZ4\  
 高度：1.15um 0w3
b~RJ  
(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) 3h&b
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3. 建模任务 @^CG[:|  
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!}q."%%J_%  
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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。 Yy@g9mi  
AgsR-"uh  
 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。 A&l7d0Z^j5  
_,Q[2gQ5N  
bp%S62Dj  
t w!.%_1^  
4. 光滑结构的分析 C*G/_`?9  
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#!d]PH746  
,?y7,nb  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 k7T alR  
 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% O+FBQiv  
vYzVY\   
1S*P"8N}0h  
+*a7GttU  
5. 增加一个粗糙表面 {!t=n
 
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4K6x  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 .e$%[)D  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 mJ$Htyr  
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V6+Zh>'S  
A^g>fv  
" $=qGHA~  
!a[
$)c  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ,s? dAy5  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 J@<!q  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 p
`p?li  
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u _X}-U  
M5u_2;3  
6. 对衍射级次效率的影响 ^4UcTjh  
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粗糙度参数： :rL?1"  
 最小特征尺寸：20nm yjd(UWE  
 总的调制高度：200nm ~
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 高度轮廓 ucM.Ro=@  
)JX$/- RD-  

B_tQeM  
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kF2Qv.5!  
 效率 ['t8C  
2_N/wR#=&  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 qp@m&GH  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm sW'6}^Q  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 <S{7Ro  
QQq/5r4O`q  
%-r?=L  
NQ{-&#@/v  
 效率 QE*%HR'  
m2ox8(sd  
 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。 Se/ss!I
f  
Of&"U/^  
粗糙度参数： HT-PWk>2  
 最小特征尺寸：40nm ) H+d.
Y  
 总调制高度：200nm GVZTDrC  
 高度轮廓 |G=FqAXH  
Oc~VHT  
1~L
\s}|2d  
L,W:,i/C
 
 效率 )WclV~  
FNlx1U[  
ExqM1&zpK  
K?JV]^  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 01o [!nT  
+8eVj#N  
tbS#^Y  
粗糙度参数： ;tXY =  
 最小特征尺寸：40nm pSXEJ 2k  
 全高度调制：400nm 'rvE  
 高度轮廓 _}^u-fJ/~  
1[px`%DR~  
IG&B2*  
 效率 2=O))^8  
#:Xa'D+
 
}q]jjs  
9LHa&""  
5DUi4 Cbgy  
 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。 gz#+  
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7. 总结 #'wL\3  
 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)。 t)KPp|&  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 C&e8a9*,(a  
 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。 >I|<^$/  
 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。 X4Lsvvz%@  
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