[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。 Tw`
F?i~  
JNU"5sB  
1. 建模任务 LC~CPV'F  
(,d4"C  
PEOM1oY)w  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 E#IiyZ  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 <(u3+`f1s  
w!=_  
2. 建模任务：正弦光栅 0R2S@4%Y  
)&b}^1
  
x-z方向(截面视图) A&X  
GqmDDL1  
A)O_es2  
光栅参数： wR5\^[GN  
 周期：0.908um F:[Nw#gj/  
 高度：1.15um (r#
5O9|S  
(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) A1#4nkkc9  
i} NkHEK  
3. 建模任务 Zpn*XG  
W07-JHV%  
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vu !j{%GO  
&sr:\Qn X/  
 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。 n',9#I(!L  
>S-N|uR6  
 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。 8M".o n  
+Tgy,oD0  
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B^_$ hJncc  
4. 光滑结构的分析 vkNZ -`+I  
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|)|vG_  
7>W+Uq  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 1%]{0P0?[  
 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% (F4dFh  
'aSZ!R  
&\WkJ}&PnA  
M;S-ESQ  
5. 增加一个粗糙表面 :3E8`q~c1  
b3y,4ke"  

dZ;~b(CA  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 b6?Xo/lJ.  
 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。 {
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SzgY2+Qq  
G}9bCr,  
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XSHwE)m  
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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)。 '%eaK_+7  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 U#FJ8CD&u  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 :`Zl\!]E`o  
p[k9C$@e}  
rt\<nwc  
C7fi1~  
6. 对衍射级次效率的影响 u}@%70A  
Li<266#A!  
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粗糙度参数： 2!~>)N  
 最小特征尺寸：20nm k{u%p<  
 总的调制高度：200nm ?G%, k LJJ  
 高度轮廓 644hQW&W  
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D.oS8'   
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 效率 9{]r+z:  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 [y&h_w.  
f'zFg["aZS  
E#HU?
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm &|&YRHv  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 );/5#b@<Y  
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TF}4X;3Dsy  
"=Fn.r4I  
 效率 ekk&TTp#  
#*;fQ&p  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 {dSU \':  
y8(?:#ZC  
粗糙度参数： w$_'xX(  
 最小特征尺寸：40nm <K.C?M(9  
 总调制高度：200nm ?D$b%G{  
 高度轮廓 XtH_+W+O  
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%Mx?  
0.+Z;j  
K&a]pL6D  
 效率 RxDxLU2kt  
(Ss77~W7  
gJ[q {b  
}zfLm`vJ  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 I>4Tbwy.-  
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粗糙度参数： G>{:D'#  
 最小特征尺寸：40nm $^+K
R]\q  
 全高度调制：400nm i\R\bv[9  
 高度轮廓 2.L6]^N p(  
63dtO{:4  
yW=hnV{  
 效率 h'q0eqYeu)  
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D!E 9@*Lf  
'FA)LuAok  
U@t?jTMBkO  
 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。 g#<?OFl  
>D^7v(&  
7. 总结 [,?A
$Z*Z|  
 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)。 AiHDoV+-  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 YHv,Z|.w  
 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。 PNxO\Rc  
 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。 Va[dZeoy  
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