[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。 bq}`jP~#  
Y44[2 :m
 
1. 建模任务 <Iil*
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d-H03F@N  
>YcaFnY  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ahN8IV=+Gm  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 X'/'r
.b6  
Fgi;%  
2. 建模任务：正弦光栅 8 9maN  
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x-z方向(截面视图) 3/,}&SX  
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光栅参数： jK{qw  
 周期：0.908um M>{*PHze0  
 高度：1.15um 4(`U]dNcs  
(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) jq_ i&~S  
2r@9|}La  
3. 建模任务 M'pIAm1p  

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59X XmVg  
vm=d?*cR  
tLP Er@  
 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。 0~Xt_rN](  
y#/P||PM  
 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。 +$#h6V  
vPrlRG6  
Ieh<|O,-C  
$gCN[%+j  
4. 光滑结构的分析 cG1iO:  
Tsdgg?#  

{f;DhB-jj  
RW<4",  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 j-| !QlB  
 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% )OK"H^}f  
#6C<P!
]V  
hG272s2  
#S[Y}-]T  
5. 增加一个粗糙表面 rkz84wDx  
7/)0{B4U'  
i\x@s>@x}  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 p ^9o*k`u  
 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。 Ny2bMj.o  
3jHE,5m  
7R,;/3wWjG  
#oN}DP
 
qI<c47d;q  
a;\a>N4  
O,#,`2Qc  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Q(4~r+  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 VLoRS)   
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 tqjjn5!  
VHvL:z  
xE!b)@>S  
'-3K`[  
6. 对衍射级次效率的影响 uG-S$n"7K  
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粗糙度参数： hDc
2T  
 最小特征尺寸：20nm CZ =]0zB  
 总的调制高度：200nm nQ{~D5y,,  
 高度轮廓 zjzEmX  
j3u!lZ}U  
b*4aUpW  
xc7Rrh]}  
&-m}w:j=  
 效率 T&}KUX~Q/  
XV,ce~ro[  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 q d:"LS  
)19#g1rn5  
U8@P/Z9  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm N2
lz{  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 QSwT1P'U  
O'QnfpQ*9  
]Rxrt~ ZB  
ac1(lD  
 效率 [w)KNl  
D%6
}x^`Qk  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 yV31OBC:  
d@zxgn7o  
粗糙度参数：
{\|XuCF#  
 最小特征尺寸：40nm '2rSX[$tf  
 总调制高度：200nm 'pF$6n;  
 高度轮廓 ;alt%:$n  
3}C-Hg+gt  
/+WC6&  
{wO.nOB  
 效率 q;_?e_  
^N`KT   
ce719n$   
]I]G3 e  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 J?tnS6V  
vG=Pi'4XXo  
Bx.hFEL  
粗糙度参数： _ozg=n2(  
 最小特征尺寸：40nm uzLm TmM+  
 全高度调制：400nm Ok}e|b[D  
 高度轮廓 > kwhZ/x  
)QmmI[,tq  
(&, E}{p9  
 效率 OC\cN%qlw  
u;b6uE  
KvI/!hl\  
S(rnVsW%Ki  
~4c,'k@  
 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。 >4HB~9dKU  
QD1&"T<.d.  
7. 总结 )0Vj\>  
 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)。 ucbtPTFYvr  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 zB\ 8<97C  
 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。 +?5Vuc%  
 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。 .mOm@<Xdg  
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