[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。 0C<\m\|~k  
1clzDwW  
1. 建模任务 Mk*4J]PP  
o9xc$hX}  
FF8jW1  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 :BxO6@>Xc  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 s@L ;3WdO  
?T/4 =  
2. 建模任务：正弦光栅 ,kJ'_mq  
B!&5*f}*  
x-z方向(截面视图) .BPd06y  
K28L(4)  
V[.{cY?6  
光栅参数： *B&P[n  
 周期：0.908um "(mJupI  
 高度：1.15um .<t{saToU  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) ]O|>nT
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-t/k  
3. 建模任务 \6 \bD<  
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j([b)k=  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 I!/EQO|  
M{L<aYe  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 [],[LkS  
0Jv6?7]LKa  
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5j`sJvq  
4. 光滑结构的分析 P"7` :a  
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8J,^O04<  
B>i%:[-e  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 V_ 6K?~j  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% gxhp7c182  
qBk[Afjgz  
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tM5(&cQ!d  
5. 增加一个粗糙表面 XB'rh F8rl  
Cx;it/8+  
Xf;!w:u  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 "*zDb|v  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 +/&rO,Ql  
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u4lM>(3Y}  
kgBkwp  
pRfKlTU\  
vT5GUO{5  
Cnpl0rV~5  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 JSg=9p$  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ;FlDRDZ%  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 A]"6/Lr9P  
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O4-#)#-)S~  
6. 对衍射级次效率的影响 q!&:y7O8  
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粗糙度参数： eZ
) |m  
 最小特征尺寸：20nm LEKE+775  
 总的调制高度：200nm wPghgjF{  
 高度轮廓 em'3 8L|(  
#p"F$@N  
Tx?s?DwC  
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 效率 :V8oWMY  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 LZ#A`
&qUd  
2s2KI=6  
r(]Gd`]  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm \.P'
8As  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 !@gjIYq
_Y  
f[zKA{R  
F
\+9u$=  
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 效率 "7alpjwb  
*mWS+xcU(L  
 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。 d}E6d||A  
3Mh_&%
!O  
粗糙度参数： }`whg8 fZ  
 最小特征尺寸：40nm = r=/L  
 总调制高度：200nm D6_#r=08  
 高度轮廓 M9V,;*  
a"O9;&};&  
0NsPo  
bN*zx)f  
 效率 ^CwS'/fdN  
};(2 na  
5;{*mJ:F  
yj,+7[)  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 5k_%%><: q  
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Gd&G*x  
粗糙度参数： ohXbA9&(x  
 最小特征尺寸：40nm MoC/xF&  
 全高度调制：400nm 0} \;R5a<  
 高度轮廓 ue *mTMN  
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S r7EcT-  
 效率 r-BqIoVT  
D//Ts`}+n  
U,/9fzgd  
wW/wvC-  
h" YA>_1  
 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。
Th])jQ*  
K0^+2lx  
7. 总结 %gEfG#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)。 am WIA`n=  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 wd:SBU~f5*  
 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。 kZ_5R#xK  
 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。 .Wyx#9  
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