[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。 )\0c
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#`Et{6WS  
1. 建模任务 "_&HM4%!  
Sytx9`G 5  
@l2AL9z$m>  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 jr5x!@rb  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 yIThzyS  
@*LESN>T@t  
2. 建模任务：正弦光栅 xZ"kJ'C4}  
g>R md[!/  
x-z方向(截面视图) Y|i!\Ae  
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P(r}<SM  
光栅参数： W,n0'";')  
 周期：0.908um My'6yQL  
 高度：1.15um ?3i-wpzMp  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) ZGOI8M]@  
mk~Lkwl  
3. 建模任务 Ec]cCLB  
@{n2R3)k B  
xF{<-b  
j&?NE1D>I  
*o[*,1Pw  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 K`1\3J)  
yyHr. C  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 0)lG~_q  
L7*~8Y  
F;&'C$%  
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4. 光滑结构的分析 MhB kr{8  
R\=y/tw0H  
*K\/5Fzl  
Fx0<!_tY-  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 /T*]RO4%>]  
 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% j:,*Liz  
m5LP~Gb  
_hLM\L  
ni]gS0/  
5. 增加一个粗糙表面 an<tupi[E  
o*QhoDjc  
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UxF"g-W  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 TO)wjF_  
 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。 e:
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p<6pmW3  
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PHD$E s  

F:M3^I  
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W#0pFofXw  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 5kJ>pb$/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 te'<xfG  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 /gHRJ$2|Sx  
Oy[t}*Ik  
obX|8hTL%  
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6. 对衍射级次效率的影响 f5/ba9nI  
Vo(d)"m?  
AC(}cMM+  
粗糙度参数： d|6*1hby  
 最小特征尺寸：20nm <H E'5b  
 总的调制高度：200nm +2W#=G  
 高度轮廓 F1|4([-<]  
r"rID RQ"  
.'7o,)pJ<  
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biBtU  
"Rs^0iT7>  
 效率 M* QqiE  
Khw!+!(H  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Ctt{j'-[  
M6|Q~8$  
WE`Y!  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm E9226  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 mKnkHGM  
S`X;2\:  
fX} dh9  

o&LNtl;  
 效率 S)$ES6]9/  
|TEf? <"c  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 <h7C_^L10\  
/2?GRwU~P  
粗糙度参数： &g@?{5FP  
 最小特征尺寸：40nm 2J|Yc^b6  
 总调制高度：200nm R^_/iy  
 高度轮廓 /k}vm3  
Z^`>;n2  
Yw+_( 2 9=  
0-4WLMx  
 效率 UO<%|{W+  
}QG6KJh_%  
 }e9:2  
WGVvBX7#  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ga~rllm;i  
?exV:OKLb  
|3\ mH~Bw  
粗糙度参数： (h|l$OL/  
 最小特征尺寸：40nm ,n~H]66n  
 全高度调制：400nm 7ktf =Y  
 高度轮廓 `Nu3s<O7CF  
,uEWnZ"4  
0ltq~K  
 效率 -Vt*(
L  
,p>=WX  
!>;p^^e  
J0lTp /  
0sk*A0HX-  
 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。 PS!f&IY}[.  
!lL21C6g+  
7. 总结 ],&WA?>G  
 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)。 vQ26U(7\>  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 <q%buyQna  
 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。 0D:J d6\  
 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。 8KT|ixs  
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