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本書は、表面粗さを持つ正弦波グレーティングのシミュレーションを解説します。 シミュレーションは、プログラマブル・インターフェースを用いてVirtualLabにより定義可能な一般的な2Dグレーティングにスタッキング操作する作業を行います。
キーワード: gratings、 grating toolbox、 rough surfaces、粗面、 programmable interfaceプログラマブル・インターフェース、 grating component
必須ツールボックス: Grating Toolbox
関連アプリケーション: Scenario 090.01, Scenario 246.01
アプリケーション_87.01 : 粗面を持つグレーティングのシミュレーション
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モデリング概要
平面波
回折効率
入射角度: 0° 波長: 532 nm
グレーティング(次頁参照)
BK7
平坦面
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グレーティングの解説 • 初期設定は、スムーズ面を持つ正弦波グレーティングで、周期が5μm、
変調深度468nm (3次オーダーの効率は同一の結果となる)。
• VirtualLab™のプログラマブル・インターフェースにより、ランダムな可変値を
正弦波形状に複合します。
• 粗面のモデリング用のSnippet は2つの物理的パラメーターがあります:
“Smallest Feature Size”(最少構造サイズ)と”Total Height Modulation”(全体の高さ変調値)。 “Seed”変数にてランダム数の発生が可能で再生結果を得る事が可能です。
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最少構造静のバリエーション
ここからは、50nmの”Total Height Modulation”(全体の高さ変調値)と、最少構造サイズの異なる値に対する、高さ情報を含む形状の結果と効率ダイアグラムの解説をします。
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高さ形状 効率ダイアグラム
最少構造サイズ、0 nm
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高さ形状 効率ダイアグラム
最少構造サイズ、100 nm
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高さ形状 効率ダイアグラム
最少構造サイズ、500 nm
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高さ形状 効率ダイアグラム
最少構造サイズ、1000 nm
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高さ形状 効率ダイアグラム
最少構造サイズ、1500 nm
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Parameter Runs
• サンプルファイルに保存されている”Scenario_087.01_Grating_with_Rough_ Surface__Smallest_Feature_Size.run”は全体の高さ変調値 50 nmに対し最少構造サイズを可変したParameter Runとなっております。
• 反対に、”Scenario_087.01_Grating_withRough_SurfaceTotal_Height_Modulation.run”では、最少構造サイズを1.5μmとし、全体の高さ変調値を振ったParameter Runとなっております。 Parameter Runの結果は、次頁以降に記載しております。
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異なる全体高さ変調の結果
20 nm 50 nm
100 nm 200 nm
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まとめ
• VirtualLab™ 粗面を持つ表面型グレーティングの厳密シミュレーションが可能です
• “Programmable interface”により、異なる高さ形状を持つグレーティングのシミュレーションが可能となります。“Programmable interface”の採用により、VirtualLabで扱える素子は半無限です。
• 特に変調が大きいと(xとy方向)初期の回折パターンから強い偏差になります。