[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。 3qi_]*dD  
Es.nHN^]%K  
1. 建模任务 tnb$sulc+  
~Ky4+\6o>  
#`ls)-`7  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 x<ax9{  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 | o0RP|l  
i#W*'  
2. 建模任务：正弦光栅 oM,- VUr  
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x-z方向(截面视图) -M4p\6)Ge  
|P~;C6sf  
SfB8!V|;  
光栅参数： S1bAu <  
 周期：0.908um @dgH50o[  
 高度：1.15um OBOwz4<  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) *1A&'T2  
U)D[]BVg  
3. 建模任务 |`O7nOM  
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0$HmY2 Men  
8=;k"  
Br5o7(AE  
 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。 W5pb;74|  
 ?=Db@97  
 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。 9}P"^N  
Yr+23Ro  
 HpW 42  
B_^]C9C|  
4. 光滑结构的分析 cpZc9;@IC  
7J*N_8?2  
DWiBG  
F{m{d?:OA  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 'g)n1 {  
 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% CN&  
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T!2=*~A  
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5. 增加一个粗糙表面 /)>
S<X  
C~4PE>YtTv  
gfa[4 z  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 -YGbfd<wq  
 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。 #8h;Bj  
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(Ddp|a"b  
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, YW|n:X  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ,!#ccv+Vm%  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 /JJw 6[N  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 e}yX_Z'P<  
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K>/%X!RW  
EbY,N:LK  
6. 对衍射级次效率的影响 Ms^dRe)  
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粗糙度参数： /+]s.V.  
 最小特征尺寸：20nm jXg  
 总的调制高度：200nm \nqkA{;B{  
 高度轮廓 w.{&=WTr  
]T:;Vo  
B%s7bS  
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 效率 9xI GV!  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 uQ1@b-e`5  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm LNYKm~cN  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 `>C<}xO  
YIRZ+H<Q  
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A7_4.VH  
 效率 56lCwXCgA  
0|4%4Mt  
 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。 {Azn&|%.t  
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粗糙度参数： Ex amD">
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 最小特征尺寸：40nm 1Na@|yY  
 总调制高度：200nm z;tI D~Y  
 高度轮廓 {$D,?V@%_  
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 效率 x&sI=5l  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 7,qYV}  
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粗糙度参数： O|IG_RL]  
 最小特征尺寸：40nm GYxM0~:$k  
 全高度调制：400nm v4,h&JLt  
 高度轮廓 5@IB39
 
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M-L2w"  
 效率 wcSyw2D  
{'sY|lou  
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QZp6YSz.4  
 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。 +CH},@j  
EKEjv|_)  
7. 总结 `+'rib5  
 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)。 oBQ#eW aY  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 h!~3Dw>,N  
 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。 FuG4F  
 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。 00I}o%akO  
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