[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。 zZ3,e L  
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1. 建模任务 Eb7qM.Q] &  
R+ lwOVX  
2M3.xUS  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 0Y,_ DU  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 /d ?)  
c{Nk"gEfRA  
2. 建模任务：正弦光栅 0(iTnzx0  
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x-z方向(截面视图) HF" v \  
"gADHt=MIR  
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光栅参数： .iNPLz1  
 周期：0.908um n_Px=s!1p@  
 高度：1.15um 4\H:^U&  
(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) f^@`[MJj1C  
S0eD 2  
3. 建模任务 {}H5%W  
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X2hV)8Sk  
9->E$W  
M:z)uLDw  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 WHk/Rg%<  
]1>U@oK  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 IT5AB?bxH  
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8`XT`H  
4. 光滑结构的分析 QijEb  
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p&ytUTna  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 `d2}>  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% KY9sa/xO  
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F |dZ  
Sd'!(M^k3  
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5. 增加一个粗糙表面 c+c3C8s*8  
-(V]knIF  
-} \g[|  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 w-*$gk]  
 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。 >H?l[*9  
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u;18s-NY  
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M/C7<?&  
gq~>S1  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 hG .>>  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 
0|E!e  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 `VX]vumG  
Vui5ZK  
,TPNsz|Q  
Bh$hgf.C  
6. 对衍射级次效率的影响 % \p:S)R  
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cf)2GoV>e  
粗糙度参数： 6C@,&2<yK  
 最小特征尺寸：20nm P -0  
 总的调制高度：200nm *@[DG)N  
 高度轮廓 _Bm/v^(  
Se7NF@>9_  
${Cb1|g>j  
E:/G!1  
c'B6E1}sx  
 效率 |3`Sd;^;  
~Fp,nE-B  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Tn2nd  
6!7L
gM%4  
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C  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm @9~a3k|  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 rM<|<6(L  
P6V_cw$  
rZ5vey  
o5?f]Uq5 ,  
 效率 }la\?I  
Lsa&A+fru  
 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。 UUi@ U  
}z:g}".4  
粗糙度参数： 7wS)'zR;  
 最小特征尺寸：40nm ][3H6T!ckL  
 总调制高度：200nm -3`S;Dmn  
 高度轮廓 K0$8t%Z.  
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V)#se"GV  
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 效率 &TYTeJ]  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ZYD
Ll8  
Wm>[5h%>  
 x~p8Mcv  
粗糙度参数： eaLSq  
 最小特征尺寸：40nm G?D7R/0)  
 全高度调制：400nm fa7Z=:aG  
 高度轮廓 T(t@[U2^  
7x`dEi<  
0G`_dMN  
 效率 2@K D '^(  
`B6~KZ  
e~C5{XEE  
9}p>='  
n,D~ whZx  
 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。 faQ}J%a  
j\l9|vpp  
7. 总结 V5w00s5?%  
 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)。 K%AbM#o<  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 YjaEKM8*  
 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。 [>+R|;ln  
 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。 VN!`@
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