1 中国计量大学 计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
2 上海市计量测试技术研究院，上海 201203
3 上海在线检测与控制技术重点实验室，上海 201203
基于矢量衍射理论并采用严格耦合波方法建立了一种新型的自溯源光栅正弦结构及入射条件与衍射效率的理论模型；通过控制变量法分析了自溯源光栅结构参数、激光入射条件对衍射效率的影响规律；搭建了光栅衍射效率测量系统；结合光栅方程，计算了不同Littrow角对应的衍射效率。仿真结果表明：入射波为TM偏振态、入射波长为420 nm、入射角为80°时，自溯源光栅−1级衍射效率处于峰值状态，为4.3%；在Littrow结构中，入射波为TM偏振态、入射波长为415.51 nm、Littrow角为77.5°时，自溯源光栅−1级衍射效率达到最大，且接近非Littrow角对应的自溯源光栅的峰值衍射效率。实验结果表明：入射波为TM偏振态、入射波长为405 nm、入射角从65°~85°改变时，自溯源光栅的衍射效率呈上升到平稳再下降的趋势，67°~80°改变时，其衍射效率达到平稳最大值，其结果为0.6%左右，其衍射效率变化趋势与理论计算结果一致。
自溯源光栅 严格耦合波方法 衍射效率 Littrow 角 测量 self-traceable grating rigorous coupled-wave method diffraction efficiency Littrow angle measurement 红外与激光工程
2023, 52(11): 20230356
1 中国科学院微电子研究所，北京 100029
2 北京超弦存储器研究院，北京 100176
3 中国科学院大学，北京 100049
针对复杂结构对准标记仿真需求，联合严格耦合波法和分层近似法提出一种对准标记鲁棒性分析方法。利用该方法构建仿真模型：以晶圆质量和信噪比为评价函数，研究了标记槽深、槽宽、膜层厚度和侧壁对称变形等参数变化对标记鲁棒性的影响；以对准误差为评价函数，研究了侧壁非对称变形对标记鲁棒性的影响。并结合对准标记鲁棒性分析结果明晰了光刻机提升标记工艺适应性的策略。最后借助VirtualLab商业软件和实验平台，验证了分析方法的有效性和准确性。所提方法和给出的工艺适应性策略，对于对准标记设计优化和光刻机对准精度提升具有重要的理论意义和应用价值。
光刻 对准标记 严格耦合波法 分层近似法 鲁棒性 工艺适应性 光学学报
2023, 43(11): 1113002
1 衢州职业技术学院 信息工程学院, 衢州 324000
2 北京工业大学 光电子技术教育部重点实验室, 北京 100124
为了能够更深入地理解等腰三角形亚波长光栅, 采用严格耦合波法对其进行了理论分析和研究, 得到了等腰三角形亚波长光栅数值模拟结果。分析了光栅周期、光入射角对等腰三角形亚波长光栅特性的影响, 并从内在磁场分布角度解释了等腰三角形亚波长光栅所表现出的高反射特性。结果表明, 不同光栅厚度的等腰三角形亚波长光栅会表现出不同的特性, 当光栅厚度在0.54μm~0.57μm之间, 等腰三角形亚波长光栅具有宽反射的反射带宽, 而当光栅厚度在0.58μm~0.66μm之间, 又会表现出导模共振特性。该研究能够为将来制备高性能等腰三角形亚波长光栅提供理论指导。
光栅 等腰三角形 严格耦合波法 高反射 导模共振 graings isosceles triangular rigorous coupled-wave method high reflection guided mode resonance
1 衢州职业技术学院信息工程学院, 浙江 衢州 324000
2 北京工业大学电子信息与控制工程学院光电子技术实验室, 北京 100124
3 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
利用严格耦合波法设计并优化了中心波长为1.55 μm, 基于液晶的波长可调谐导模共振滤波器(WTGMF)。通过计算得知减反层和衬底的厚度均对滤波器的共振线宽有影响, 减反层的厚度越薄共振线宽越宽, 但是对于衬底厚度总存在着一个最优的厚度使线宽达到最窄, 当衬底厚度为300 nm时, 线宽缩小到最窄的0.96 nm。另外决定WTGMF的波长调谐范围的主要因素是液晶层的厚度, 调谐范围随着液晶层厚度的增加而增加并最终达到稳定, 当液晶层厚度达到1600 nm时波长调谐范围达到最大的39 nm。
光栅 导模共振 严格耦合波法 线宽 液晶 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100501
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院 激光与光电子研究所, 天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
基于等效介质膜理论及多层减反膜原理设计了用于超宽带太赫兹吸收体的三层微结构光栅, 光栅基质采用重掺硼硅材料.用有限时域差分法分析了光栅周期、光栅宽度和深度对太赫兹吸收体反射系数的影响.数值分析结果表明, 在低于3 THz波段, 吸收率高于98%的带宽为1.3 THz, 吸收率高于95%的带宽达2.1 THz.用严格耦合波理论对该三层光栅的高吸收现象进行理论分析, 分析结果表明,光栅多级衍射的相互作用减少了入射面的反射率, 增大了该吸收体的吸收率.进一步优化三层光栅微结构的参量, 在0.6~6 THz范围内实现了大于95%的太赫兹吸收.基于光栅结构的吸收体结构简单, 易于设计与分析, 可以应用于太赫兹成像与探测应用领域.
光栅结构 太赫兹吸收体 超宽带 严格耦合波 重掺硼硅 Grating structure Terahertz absorber Ultra-bandwidth Rigorous coupled-wave method Heavily boron doped silicon 光子学报
2016, 45(11): 1105001
1 中国科学院研究生院，北京100039；中国科学院光电技术研究所，四川成都610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川成都610209
针对一般标量近似算法精度不高的问题，提出采用S矩阵的严格耦合波的方法计算光栅衍射效率。通过建立完整的闪耀光栅理论模型，对各分层电磁场进行傅里叶级数展开，采用散射矩阵方法求解各谐波系数，完成衍射效率计算。该方法已应用到红外光栅TE和TM 2种模式衍射效率的计算。分析了散射矩阵解决数值运算不稳定的原因，通过与标量近似计算方法进行比较，说明红外光栅衍射偏振特性。
散射矩阵 严格耦合波法 标量算法 偏振特性 scattering matrix rigorous coupled-wave method scalar algorithm polarization characteristic
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
基于严格的矢量耦合波方法,结合纳米级光栅实际制作工艺,定量分析了在13.4 nm软X射线(TE偏振)正入射条件下,光栅材料、厚度、占空比、梯形浮雕底角大小等因素对光栅一级衍射效率的影响。结果表明,在此波段处,Si3N4、Cr、Au浮雕的相位作用对光栅衍射起重要影响,其中非金属材料Si3N4比金属材料Cr、Au的相位作用更明显。最后优化得到了用Si(或Si3N4)做衬底的Si3N4、Cr、Au光栅,分析结果显示,其一级衍射效率优于目前用于13.4 nm软X射线干涉光刻的Cr、Si3N4复合光栅。
干涉光刻 软X射线透射光栅 严格耦合波方法 复折射率 衍射效率
用严格的耦合波理论分析用于ICF系统的分频光栅, 得到一些初步的分析结果。
ICF系统 耦合波理论 分频光栅
