[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。 y'21)P  
mq!_/3  
1. 建模任务 kE*OjywN  
]$xN`O4W{  
X{-[ E^X  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 $9In\x
  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 jxdxIkAHZc  
hrZ=8SrW  
2. 建模任务：正弦光栅 Q4!6|%n8v  
^a?H"  
x-z方向(截面视图) HyX:4f|]'  
%Tvy|L ,  
[pgld9To  
光栅参数： lMW4SRk1C  
 周期：0.908um ")?NCun>  
 高度：1.15um |8<P%:*N  
(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) #nS[]UbwZ  
0{'%j~"  
3. 建模任务 #5a'Z+  
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Ad'b{C%  
n>["h2  
 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。 1-6[KBQ8  
:4'Fq;%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。 )?qH#>mD6  
r@9qjva  
6~b]RZe7  
ocbNf'W;  
4. 光滑结构的分析 @*}?4wU^k  
RLtIn!2OU  
rh%-va9  
b( qO fek  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 X&+*?Q^  
 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% `kERM-@A  
bo%v(  
( /):  
~3F\7%Iqc  
5. 增加一个粗糙表面 M(+;AS?;  
IQ3]fLb  

MG6y  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 5Rc^5Nv  
 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。 K,o@~fj  
TA~YCj$  
Js("H  
2-#:Y  
Q*h%'oc`  
SFdSA4D"  
`OP?[ f d  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 zC[lPABQ  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 .xIu  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 2*<'=*zaQ  
oF9c>^s  
$F,&7{^  
pHpHvSI  
6. 对衍射级次效率的影响 OYC\+ =  
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Q|+g= |%^  
粗糙度参数： !R/-|Kjy  
 最小特征尺寸：20nm -Z
e{d$  
 总的调制高度：200nm "Nx3_mQ  
 高度轮廓 3-T}8VsiP  
ag \d4y6  
6-w'?G37  
01P ~K|s  
QV@NA@;XZ  
 效率 i$Sq.NU  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 xO<
$xx  
#ErIot  
OSsxO(;g  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm nfV32D|3  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 nHB=*Mj DV  
uKBSv*AM  
mm5y'=#  
@^)aUOe  
 效率 i47xF7y\  
4[eQ5$CB<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。 ^ld?v  
w|uO)/v  
粗糙度参数： (DW[#
2\.  
 最小特征尺寸：40nm 8sV_@<l<X  
 总调制高度：200nm N%,!&\L  
 高度轮廓 XazKS4(  
~GWn>  
N{$'-[  
guC7!P^  
 效率 _E{h
B  
D3>;X=1  
%!>~2=Q2*  
$YyN-C  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 2+Tu"oG;rB  
nnZ|oEF  

DjX*2O  
粗糙度参数： ^.d97rSm  
 最小特征尺寸：40nm 7fOk]Yl[  
 全高度调制：400nm P K]$D[a0  
 高度轮廓 x-e?94}^  
2eOde(K+  
z>f>B6  
 效率 l]s,CX  
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Ud562  
a^*@j:[  
e(^\0=u<  
&m'ttUG?  
 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。 p$5+^x'(  
=HF||p@  
7. 总结 S&C  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 Use`E  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 D&xbtJd  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 9\|n2$H:  
 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。 ?}N@bsl08w  
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