[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。 s<Fl p  
4fzZ;2sl}  
1. 建模任务 >3_Gw4S*H  
Bj~+WwD)QR  
X jX2]  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 L-\GHu~)  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 D-4f.Tq4#  
O~QB!<Q+  
2. 建模任务：正弦光栅 _2nx^E(pd  
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x-z方向(截面视图) fX+O[j  
L6LZC2N+2  
\L\b$4$d  
光栅参数： G9:l'\  
 周期：0.908um $kKjgQS(  
 高度：1.15um R$Q.sE  
(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) )ANmIwmC#  
gO^gxJ'0t  
3. 建模任务 @K]|K]cby  
}T$p)"  
Faf&U%]*`  
)WoxMmz  
+{UcspqM  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 {_Gs*<.  
<9%R\_@$H  
 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。 \15nSB  
YF:L)0H'O  
c=+!>Z&i$G  
^VACf|0  
4. 光滑结构的分析 rt|7h>RQ  
F/A|(AH'  
veRm2LSP  
]cN1c}  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 @]#1(9P  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% t_suF$  
h=%_Ao
<x  
@fV9 S"TcM  
6x|jPb  
5. 增加一个粗糙表面 |a%Tp3Q~  
2"S}bfrX  
i@BtM9:  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 TuYCR>P[  
 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。 e*n@j  
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*|E[L^  
t.'!`5G  
I0RvnMw  
rc>6.sM %  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 *cnNuT  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 0P(!j_
2m  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Yir [!{  
W8!Qv8rf  
Lu0x (/  
eNu7~3k}  
6. 对衍射级次效率的影响 |B2+{@R  
&l[$*<P5V  
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粗糙度参数： ff1c/c/  
 最小特征尺寸：20nm D#/Bx[  
 总的调制高度：200nm a+PzI x2  
 高度轮廓 9!DQ~k%  
.K<Q&  
"v4B5:bmqW  
I15{)o(8$  
mo#04;VF  
 效率 5lT*hF  
0k(a VkZ I  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 }Ys>(w  
iRi-cQVy  
SN!?}<|U  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )D82N`c2\i  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 k,F6Tx  
t3Y:}%M  
:Qf '2.h)  
9,'ncw$/C  
 效率 NL0n009"c$  
'anG:=  
 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。 4vV:EF-  
*``JamnSO  
粗糙度参数： 5j-YM  
 最小特征尺寸：40nm N<KS(@v y  
 总调制高度：200nm R#8L\1l  
 高度轮廓 M_w<m  
t\j*}# S  
VD]zz ^  
9Ly]DZ;L  
 效率 gy9U2Wgf|  
Ktm4 A O  
_8)*]-  
Eue~Y+K*b  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ?vHU#  
Y<ql49-X  
M6-&R=78K  
粗糙度参数： yU}
qOgXx  
 最小特征尺寸：40nm %zw1}|s#z  
 全高度调制：400nm ;K&o-y  
 高度轮廓 v(D;PS3r 7  
zeC RK+-  
@Sbe^x  
 效率 kO*$"w#X[p  
KC#q@InK  
D^3vr2  
(<oyN7NT  
5K?IDt7A]  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 =j*$ |X3W  
Gvqxi|  
7. 总结 `&sH-d4v  
 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)。 BV upDGh3  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 4l45N6"  
 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。 :#?5X|Gz  
 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。 <=0 u2~E  
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