[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。 nRY5xRvK  
h`wD  
1. 建模任务 S tyf
B  
eQ}4;^;M-  
azU"G(6y?+  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ^C%<l(b  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 y> (w\K9W  
(iGTACoF  
2. 建模任务：正弦光栅 L=h'Qgk%  
*|l/6!WM  
x-z方向(截面视图) w=@Dv  
eiOW#_"\  
u
VU)d1N  
光栅参数： P>6{&(  
 周期：0.908um `,0}ZzaV&  
 高度：1.15um bjS{(  
(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) >i O!*&Y>  
J. @9zA&  
3. 建模任务 cGD(.=  
,=N.FS  
{_dvx*M  
L.WljNo  
%07SFu#  
 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。 9g?(BI^z  
>OK^D+v"j  
 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。 PYzv
Cf`?  
1i] ^{;]  
6`-jPR  
MJrR[h]  
4. 光滑结构的分析 >"<Wjr8W!$  
_-Fs#f8  
e0 T\tc  
ri.I pRe  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 qyNyBr?  
 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% )F2OT<]m,  
BF<ikilR  
@ry_nKr9  
!v0LBe4  
5. 增加一个粗糙表面 OBAi2Vw  
B93+BwN>95  
Ub!(H^zu  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ,4oo=&  
 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。 DDH:)=;z  
I 2|Bg,e  
b>N8F^}~O  
fwf$Co+R:*  
J9[r
|`gJ(  
]P?vdgEM&  
e@OX_t_  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 \} :PLCKT  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 /~f'}]W  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 >J>[& zS  
j^2wb+`  
J S_]FsxD  
1PV'?tXp(  
6. 对衍射级次效率的影响 P}7'm M  
'ub@]ru|  
vOpKNp  
粗糙度参数： %Qdn  
 最小特征尺寸：20nm K
&KWN]  
 总的调制高度：200nm u^qT2Ss0  
 高度轮廓 C&rkvM8  
h{HHLR  
^qD$z=z-  
@7j AL-  
"mvt>X  
 效率 I75DUJqy]  
hp-<2i^"!  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 4 VW[E1
<  
e [mm  
o]M5b;1  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm T!WT;A  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 PKg@[<g43  
~;{;,8!)  
\$T(t/$9  
Lh
b35;\  
 效率 U7}yi$WT  
B; h"lv  
 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。 ]tRu2Ygf  
zFff`]^`  
粗糙度参数： ?:I*8Fj  
 最小特征尺寸：40nm SdxDa  
 总调制高度：200nm BdblLUGK#  
 高度轮廓 '3DXPR^B6  
tKx~1-  
q"sed]  
FX`>J6l:X  
 效率 &zeyE;/Hj  
O
-GJ-  
`FDiX7M  
J1RJ*mo7,  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 QIvVcfM^  
YPK(be_|I  
ujq=F  
粗糙度参数： Fk*7;OuZl  
 最小特征尺寸：40nm '(yAfL 9}  
 全高度调制：400nm #+HJA42  
 高度轮廓 a#y;d
K  
%D}kD6=  
2%@4]  
 效率 ag#S6E^%S  
i6tf2oqO7  
K'Tm_"[u  
Agg<tM{yB  
z/WE,R  
 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。 2"kLdD  
]&xk30  
7. 总结 6?mibvK  
 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)。 B^Nf #XN(  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 B=y
qW  
 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。 W*4-.*U8a  
 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。 #ASz;$P  
@+
M /&  
C'+YQ]u  
QQ：2987619807 " 4K(jXq|