[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。 =Nl5{qYz^&  
3sC:jIp  
1. 建模任务 !Q[}s#g  
Oje|bxQ  
#)i&DJ^Y  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 S|2VP8xY9  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 mrnxI#6  
+G!v!(Ob+  
2. 建模任务：正弦光栅 /"0as_L<  
P06.1  
x-z方向(截面视图) ZDlu1>Q  
|[wyc!nY).  
$y6rvQ 2>S  
光栅参数： *98Ti|  
 周期：0.908um @f=RL)$|  
 高度：1.15um `Yogq)G}  
(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) fu>Qi)@6a1  
_[$# b]V  
3. 建模任务 0}-#b7eR  
U(A4v0T  
q}Rlo/R  
T+W3_xISX  
DB Xm  
 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。 GEi MmH?  
(6#M9XL  
 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。 nh
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'^lUL) R  
z6}Pj>1  
NV(fN-L  
4. 光滑结构的分析 T:@7S  
Uk"Y/Ddm  
)ys=+Pz  
;:^ Lv  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 t!l/`e%J  
 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% .='3bQ(UZ4  

g(aNyn
 
9M0d+:YJ  
xrX?ZJ  
5. 增加一个粗糙表面 G/%Ubi6%  
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#*eJD  
8q{1E];:q  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 [M<{P5q  
 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。 |#:=\gugh  
dRM5urR6,  
v?%0~!  
^h"n03VFA  
8t--#sDy{0  
3P3:F2S R  
(,d/JnP  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 +0dQORo  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 1wU=WE(kKZ  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 t{[gKV-b  
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\S  
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6. 对衍射级次效率的影响 mC%%)F'Zf  
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粗糙度参数： q!9^#c  
 最小特征尺寸：20nm '?z9,oW{  
 总的调制高度：200nm @yCW8]  
 高度轮廓 x$*E\/zi<!  
+$(71#'y  
2z[r@}3  
Q*,6X*W!~  
o- cj&Cv%  
 效率 J.*[gt%O|  
(0X,Qwx  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 JgxE|#*7U  
Z={D0`  
A8#.1uEgNb  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Zm`'MsgFr  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 .A )\F",X  
%_]=i@Y~  
9*7Hoi4Ji  
xYT#!K1*  
 效率 wxH(&CB-{  
l7!U),x%/U  
 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。 ]u\
`  
u-8X$aJ  
粗糙度参数： 97['VOh0  
 最小特征尺寸：40nm z"G`o"4 V  
 总调制高度：200nm E_ o{c5N  
 高度轮廓 i#CaKS  
\.K\YAM<  
iMP*]K-O  
1}i&HIr!b  
 效率 ~ >&I^4  
<K=@-4/Bp  
?|%\<h@;  
ORV}j,Ym  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 4iYgs-,  
3bT6W,J4T  
/}h71V!  
粗糙度参数： v_?s
1+w  
 最小特征尺寸：40nm Fw(b1d>E  
 全高度调制：400nm R@)'Bs  
 高度轮廓 I$3"|7[n  
cq'}2pob  
mB{&7Rb0  
 效率 aF;]7i@  
;'2`M  
icKg7-$N  
T% /xti5$!  
aB$y+`f)@  
 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。 >!HfH(is\  
PK:o}IWn~x  
7. 总结 QN{}R;s  
 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)。 b0~H>cnA
 
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 $UFge%`,q@  
 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。 3/A!_Uc(  
 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。 yV 9]_k  
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