[技术]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。 % S vfY{  
Gv(?u  
1. 建模任务 gVscdg5  

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G(;hJ'LT  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 `qs[a}%'>"  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 qG)M8xk  
qP k`e}D  
2. 建模任务：正弦光栅 "h`oT4j5q  
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x-z方向(截面视图) V<A$eb>6  
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1Qk]?R/DN  
光栅参数： '>:c:Tewy  
 周期：0.908um b2r]>*Vc  
 高度：1.15um UTS.o#d  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) wl.a|~-  
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3. 建模任务 cp
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T0e- X  
^B?brH}  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 % B^BN|r  
E' _6v  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 UbDpSfub  
4Q17vCC*n  
E (.~[-K4  
KD* xFap  
4. 光滑结构的分析 L/c`t7  
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#-M  
i9+qU  
+R2+?v6  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 l.Q.G<ol  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% f`K[oCfu  
evvv&$&  
s1>d)2lX  
/~1Ew  
5. 增加一个粗糙表面 [pxC3{|d$  
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Zg&o][T  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 SVn $!t  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 JUCp#[q  
],-(YPiAD  
i4}+n^oSYo  
cH:9@>'$a  
gp<XTLJ@>  
eh;L])~C  
6an= C_Mb`  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 lx{ ' bzv  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 q:MSV{k  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 _;mA(j  
uk9!rE"  
u?rs6A[h#  
nrV!<nNBk  
6. 对衍射级次效率的影响 HChlkj'7w0  
G{74o8  
H7 "r^s]D  
粗糙度参数： y>>)Yo&|  
 最小特征尺寸：20nm 3gv@JGt7`  
 总的调制高度：200nm q.kDx_  
 高度轮廓 2jF}n*[OW  
DX_?-jw})f  
xzXNcQ  
3Z}v%=5 "  
_0|@B8!J?  
 效率 sSy!mtS
 
8ly6CP+^B  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 W3gHzT?{  
wvmcD%   
Vg~10Q  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 9qkJ<  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Y|6gg  
M#k$[w}=  
T3NH8nH9"z  
VVbFn9+V  
 效率 }5AA}=  
LP'~7FG  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 eD|"?@cE  
M5:j)oW  
粗糙度参数： vNHvuwK  
 最小特征尺寸：40nm biG :Xn  
 总调制高度：200nm A,EuUp  
 高度轮廓 o@L2c3?c5  
>8|V[-H  
cB)tfS4)  
M8R/a[ -A  
 效率 O^n\lik  
}.1}yz^y  
z.|[g$F  
cTQ._|M  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 R*?!xDJ  
@RZbo@{~  
N;a'`l  
粗糙度参数： @&x'.2[nv  
 最小特征尺寸：40nm nRyx2\Py+  
 全高度调制：400nm mU]pK5  
 高度轮廓 $Wu|4]o>9  
ZH<qidpR  
p=V1M-  
 效率 ;9<?~S  

26p_fKY  
a ?\:,5=  
6~l+wu<$  

6tGF  
 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。 a'g&1N0Rc  
++eT 0  
7. 总结 \Xe{vlo>h  
 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)。 _S,UpR~2W  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _gEojuaN  
 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。 $Wjx$fD  
 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。 C~WWuju'  
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