[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。 $!'Vn)Z7  
C.=%8|Zy  
1. 建模任务 I7XM2xM  
'U@Ep  
:ldI1*@i<  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 aAu%QRq  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 @B+8' b$9  
T;k
h+i  
2. 建模任务：正弦光栅 :`yW^b  
Xhyc2DKa_  
x-z方向(截面视图) h _c11#  
!Y^B{bh  
"5,Cy3  
光栅参数： $\oe}`#o  
 周期：0.908um iF##3H$c  
 高度：1.15um Ka{QjW!%d<  
(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) R=NK3iGTf  
hsws7sH  
3. 建模任务 JDpW7OrDc  
L{f0r!d|  
v{SYz<(  
(ia+N/$u  
-oju-gf K  
 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。 )1 0aDTlr  
yaC_r-%U&  
 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。 k~Y_%#_  
pkIJbI{aS  
g{?{N  
)Zyw^KN^  
4. 光滑结构的分析 B`%%,SLJ  
BYI13jMH+Y  
"8[Vb#=*e  
gepYV}  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 yrMakT=  
 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% Qz A)HDQ
  
Gnqun%  
hG/Z65`&  
fJ-8$w\uL  
5. 增加一个粗糙表面 FbPoyh  
M)nf(jw#G  
]\=M$:,RZ  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 V+y:!t`  
 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。 @rW%*?$7  
}PzYt~Z`@  
wdgC{WGl  
;cZ]^kof  
g5~1uU$O  
TSd;L u%hr  
t7$2/C  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 /#4BUfY f  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 IPh_QE2g  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 9fb"R"(M  
HuL9' M
 
(/_Z^m9  
u/74E0$S  
6. 对衍射级次效率的影响 r`=!4vY2  
!P* z=  
SJI+$L\'  
粗糙度参数： Xn8r3Nb$A  
 最小特征尺寸：20nm F;dUqXUu  
 总的调制高度：200nm h3L{zOff  
 高度轮廓 DU[vLe|Z  
0 Pa\:^/6  
\5^GUT  
y>m=A41:g  
rsvGf7C  
 效率 K5q9u-7  
KbF,jm5  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 :~]ha  
>&N8Du*[  
mH} 1Zy  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm IE9A _u*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 {p(.ckze+  
i;B)@op.#  
l<RztzUw  
8U>f/dxLOO  
 效率 j"8|U E  
+3D3[.n  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 :Keek-E`e=  
2s@<k1EdPl  
粗糙度参数： y"SVZ} ;|  
 最小特征尺寸：40nm gG.b=DvzY  
 总调制高度：200nm p1L8g[\  
 高度轮廓 %t^-Guz  
H{CG/+x  
`!\`yI$!%w  
NrdbXPHceN  
 效率 f=Rx8I  
Ey
!+rq}  
m[FH>  
xTW$9>@\m  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 @bj3N  
mmG+"g$|  
7Z/KXc[b  
粗糙度参数： >;.'$-  
 最小特征尺寸：40nm H`;q@  
 全高度调制：400nm V'4sOn  
 高度轮廓 t)O$W   
,9W|$2=F  
}?=$?3W  
 效率 WL<$(y:H  
B6iH[dTy
_  
q8{)27f,  
A~6:eappH  
Vn-y<*np  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 g9`z]qGWS:  
~P85Or  
7. 总结 7 Ld5  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 ~I%m[fQ S  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 "$*&bC#dE  
 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。 Z!P7mH\c}  
 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。 $Aw"?&d"  
emo@&6*  
YULI y-W  
QQ：2987619807 ?6F\cl0.