[分享]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。 7<(kvE*x  
QIdml*Np?H  
1. 建模任务 fF2]7:  
`-Tb=o}.  
m|;gl|dTB  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Nr}O6IJ>Sg  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 79D;0  
:GFK |  
2. 建模任务：正弦光栅 Zqv  
YS<KyTb"  
x-z方向(截面视图)
f3s4aARP  
eT?vZH[N  
&x4*YMh  
光栅参数： "Y"`'U=v  
 周期：0.908um p^Z|$aZZ  
 高度：1.15um BAG#YZB  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) Bsk` e  
`=kiqF2P}  
3. 建模任务 UMMGT6s,E8  
ZTj!ti;5  
{bC(>k|CQ  
P057]cAat<  
(Zej\lEN  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 |o^mg9  
P%d3fFzK  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 MM&qLAa"f  
H> n;[  
k9&W0$I#  
dZddoz_  
4. 光滑结构的分析 qWXw*d1]  
Q91mCP~$  
.eCUvX`$  
}0>\%C  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 'oM=ZU8wo  
 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% 5kHU'D  
&#9HV  
YllW2g:  
T?1e&H%USV  
5. 增加一个粗糙表面 |-%dN}O  
l{\k\Q!4  
%+(fdk-k+  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 @# .a5  
 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。 BDX>J3h  
}{[p<pU$C  
51;Bc[)%  
3g0v,7,Zv  
#9A*BbY  
mAe)Hy %  
:Z6l)R+V  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ~!e(e2  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 =7S\
-{  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 yoT
x3U@  
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y#n
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6. 对衍射级次效率的影响 oP:OurX8V  
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粗糙度参数： {!pYQ|#  
 最小特征尺寸：20nm ciN*gwI)  
 总的调制高度：200nm vfh\X1Ui}  
 高度轮廓 !A+jX7Nb  
NH,4>mV$!  
vs*@)'n0}  
iUS?xKN$~-  
h|EHK!<"8  
 效率 1R#1Fy%  
uTmT'u:}  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 h~#.s*0.F  
:|=Xh"l"  
*{=q:E$  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm .zJZ*\2ob  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Oz=!EG|N  
}5u;'>$  
GJBMaT  
*#B"%;Ln  
 效率 s~I#K[[5  
lR^W*w4y  
 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。 %z["TVH  
:Lq=)'d;6  
粗糙度参数： mXUe/*r0T  
 最小特征尺寸：40nm Bs<LJzS{V  
 总调制高度：200nm f/i[? gw  
 高度轮廓 FNXVd/{M3  
uJJP<mDgA  
*35o$P4
6  
Bh6lK}9
  
 效率 5pq9x4&  
;Y$d!an0  
}ct*<zj[~u  
p5bM/{DP;K  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 >soSOJ[   
!jN$U%/,%.  
TA+/35^?  
粗糙度参数： /O$)m[  
 最小特征尺寸：40nm PjU.4aZ  
 全高度调制：400nm RH;Kbu  
 高度轮廓 QtfLJ5vi  
|d_ rK2  
6hqqZ  
 效率 mCEWp  
T`)uR*$  
P/8z  
N{fYO4O  

cONfHl{  
 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。 l78:.  
Ijs=4f  
7. 总结 /S%!{;:  
 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)。 Ht%O9v  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 A|P `\_  
 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。 )auuk<  
 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。 |1Ko5z  
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