[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。 ,qx;
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7  
1. 建模任务 ?0v(_ v  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 IfGmA.O  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 h  0EpW5  
=~)J:x\F  
2. 建模任务：正弦光栅 (<= &#e?  
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x-z方向(截面视图) l!U_7)s/  
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光栅参数： o\_@4hXf  
 周期：0.908um [k"@n+%  
 高度：1.15um mkA1Sh{hX>  
(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) $6W o$c%  
E]^wsS>=  
3. 建模任务 g4NxNjM;  
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&f}a`/{@  
O!0YlIvWv  
 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。 X[Lwx.Ly8  
Q(P'4XCm  
 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。 `Qf$]Eoft  
uXs.7+f  
}y<p_dZI  
C%s+o0b  
4. 光滑结构的分析 Tgpf0(  
*z2G(Uac  
~16QdwK  
#6XN_<  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 N5 BC<pu  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% M;
BDo(1  
&WSxg&YG)\  
(dOC ^i  
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5. 增加一个粗糙表面 jv:!vi:  
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k4|9'V&1*6  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Yx- 2ux  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 RC_w 1:h  
111s%  
XcoV27  
zTDB]z!A  
8|>$M  
R{s&6  
9H@I<`qGC  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 |}~2=r z  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 V
SJGp`  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 OH`| c  
o:H^ L,<Tl  
cC{eu[ XW  
08J[9a0[  
6. 对衍射级次效率的影响 `Yk~2t"V  
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粗糙度参数： hT`kma  
 最小特征尺寸：20nm e):jQite
 
 总的调制高度：200nm <eU1E}BDQ  
 高度轮廓 .Dn.|A  
:n'$Txf  
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 效率 P`/;3u/P  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 MAhJ>qe8 p  
F`/-Q>Q  
$XBn:0U  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm grvm2`u  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 sVk+E'q  
P}So>P~2  
-^ )0c  
Y7WxV>E  
 效率 D?+\"lI  
uvNLm]*  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 )e#KL$B)v  
-6 WjYJx  
粗糙度参数： Q5[x2 s_d  
 最小特征尺寸：40nm &|/@;EA$8  
 总调制高度：200nm sK)
fEx  
 高度轮廓 ~UrKyA  
1u?h4wC  
;kSRv=S  
Wo&WO
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 效率 G.2\Sw  
j-l#n&M  
o!R.QI^2VT  
4?+K:e #F  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 T1$fu(f
 
baLO~C  
oXC|q-(C
 
粗糙度参数： ?]*WVjskE  
 最小特征尺寸：40nm W<f-  
 全高度调制：400nm $Hw w  
 高度轮廓 [/h3HyZ.  
Ck:RlF[6C  
~lBb%M  
 效率 x)35}mi){L  
`IP?w&k)  
0ge"ISK  
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 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。 L/ L#[  
/{)}y  
7. 总结 Ro}7ERA  
 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)。 @
nC][gNv  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Cz1Q@<)  
 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。 Lud[.>i  
 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。 UL{
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