[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。 iwT PJGK|  
6.gk6  
1. 建模任务 'nh^'i&0.  
~5b^Gvb?  
H)O I&?  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ; )J\k2  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 /%w
3(e  
n
|f Huv  
2. 建模任务：正弦光栅 0P_3%   
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x-z方向(截面视图)  a EmLf  
#=\nuT'oy  
E*X-f
"  
光栅参数： rRzc"W}K+  
 周期：0.908um lcYjwA  
 高度：1.15um rc+}KO  
(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) wW+@3bPl  
C(kI
j  
3. 建模任务 r;cILS|Xr  
jQrw^6C  
tKKQli4Mn4  
e.jbFSnA  
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 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。 zy
i;vu  
!U8n=A#,-  
 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。 s'JbG&T[J  
wPrqFpf  
X{G&r$  
H$={i$*,Y  
4. 光滑结构的分析 $I }k>F  
r>ca17  
r`GA5}M  
A$Ok^  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 *'jI>^o  
 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% cHjnuL0fsy  
G=l-S\0@  
pDV8B/{  
|g,99YIv>  
5. 增加一个粗糙表面 ].r~?9'/  
N(=Z4Nk5  
hX9vtV5L  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 e'0BP,\f_}  
 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。 * faG0le  
#)PAvBJ;m  
4(D/~OG-6  
5Sv;a(}  
zqt{oN_  
Q.Xs%{B  
w9]HJ3qi  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 qbD>)}:1  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 BH\
!yxK  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 [H5BIM@{  
YgL{*XYAt  
o4F(X0  
{DWL 5V#M  
6. 对衍射级次效率的影响 ^LAnR>mz^r  
S-%itrB*  
&\$~  
粗糙度参数： Ev>P|kV&A  
 最小特征尺寸：20nm 13K|=6si  
 总的调制高度：200nm n5>OZ
3 E@  
 高度轮廓 6%L#FSI  
[D_s`'tg  
DrA\-G_7  
BHNEP |=  
^aR^M\38  
 效率 t5RV-$  
,4--3 MU  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 %i5tf;x6i  
]@{l<ExP  
F_-}GN%  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm x,M8NTb
*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 >0E3Em<(}l  
7&&3@96<*#  
i[/`9 AK  
$|m'~AmI  
 效率 P"f4`q  
.s-*aoj  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 {R8)DK  
|'qvq/#^  
粗糙度参数： sT'j36Nc<,  
 最小特征尺寸：40nm _lrvK99  
 总调制高度：200nm wA\a ]X.  
 高度轮廓 J_7#UjGA,  
N"8'=wB  
_E2
W%N  
# 11<=3Yj  
 效率 ek1<9"y  
`Z^\<{z  
Y1G/1Z# 2  
B&m6N,  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ~s*kuj'%+  
ZRj/lQ2D  
0K4A0s_R`  
粗糙度参数： 3b[.s9Q  
 最小特征尺寸：40nm *i>hFNLdOM  
 全高度调制：400nm -QK-w>  
 高度轮廓 P!dSJ1'oC  
MdhD "Q  
6TDa#k5v  
 效率 pi5DDK  
I%l2_hs0V  
bbT1p:RF  
L~Y^O`c  
(_]D\g~  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 @MP;/o+  
gg/2R?O]  
7. 总结 q$PO.#  
 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)9+;bKQQ  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 KAgxIz!^-1  
 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。 wZVLpF+7  
 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。 L7[f-cK2:  
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QQ：2987619807 t;`ULp~&