[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。 vKv!{>,v9Z  
T(UPWsj  
1. 建模任务 0:Ow$  
8cV3VapF  
&&/2oP+z  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 L1FTh  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 $wgHaSni  
^h}xFiAV#  
2. 建模任务：正弦光栅 Fc{X$hh<  
n2NxO0  
x-z方向(截面视图) 3dlL?+Y#  
 F'!pM(+  
-RisZ-n*  
光栅参数： r &<sSE;5  
 周期：0.908um Rt &Oz!TQ  
 高度：1.15um V&i/3g  
(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) R4 8w\?L  
VI{!ZD]  
3. 建模任务 k E^%w?C  
A4lW8&rHI  
tVB9kxtE  
IYIlab\TZ  
u0&QStI  
 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。 `Bw>0%.  
8zDLX,M-  
 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。 UcZ20inj0  
ZtS>'W8l  
tZW2TUM]  
!fwMkws  
4. 光滑结构的分析 #H0-Fwo  
p_^Jr*Mv  
M0
+xl+
c+  
xSnkv,my<  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 3`%]3qd}  
 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% 4=BIYC"Lu  
>(>,*zP<9  
k}MmgaT:5]  
ZDQc_{e{  
5. 增加一个粗糙表面 8dgi"/[3  
V 6DWYs>  
]Alv5?E60  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 reBAxmt   
 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。 })v`` +  
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[&Yrnkgr  
Y@jO#6R  
~Ox !7Lp  
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F.]D\"0`  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 3FD6.X>x  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 r |H 1Yy  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 <$"  
-a=RCzX]  
Kc3BVZ71  
8@$`'h^6  
6. 对衍射级次效率的影响 d[0
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粗糙度参数： -o+<m4he  
 最小特征尺寸：20nm (uW$ch@2K  
 总的调制高度：200nm W@bZ~Q9  
 高度轮廓 [w1 4hHnq  
3A`|$So  
|c<h&p  
Whd\Ub8(  
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 效率 i9RAbtQ}  
;2k!K
W@  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 _A>?@3La9  
s*g`| E{M  
*F^t)K2  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm mqt$'_M  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 iImy"$yX{  
V*Q!J{lj^#  
e+TSjm  
9I|D"zXn  
 效率 {V7W!0;!  
_HAtTW  
 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。 -eQ>3x&3r  
VUneCt%  
粗糙度参数： j5Cf\*B4J  
 最小特征尺寸：40nm }!`_Bz:  
 总调制高度：200nm I(5sKU3<  
 高度轮廓 >WcOY7  
6?BV J  
kMz*10$gn  
=$wQA  
 效率 Q?g#?z&Pu\  
X$Y\/|!z  
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u]766<Z  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 qlNB\~HCe  


>7$h  
"n, %Hh  
粗糙度参数： W6A-/;S\
 
 最小特征尺寸：40nm 3nbTK3,  
 全高度调制：400nm !r#36kO  
 高度轮廓 *-vH64e  
Y(/y,bJ?jp  
Xt%y>'.  
 效率 4}r.g0L  
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*G-\|  
p[8H!=`K  
c!ul9Cw  
wqasI@vyu  
 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。 W%-`  
qy( kb(J  
7. 总结 ) >H11o{&  
 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)。 "Q.KBX v/  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 kTfE*We9  
 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。 :5-t$^R  
 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。 \uyZl2=WWa  
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