[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。 m\J"P'=  
'J#uD|9)  
1. 建模任务 v|YJ2q?19  
A,GJ6qp3  
~bX ) %jC  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Sy34doAZ  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ~DK=&hCd!  
{ :_qa|  
2. 建模任务：正弦光栅 Kl+4A}Uo  
;Q%3WD  
x-z方向(截面视图) ;F>I+l_X  
4S,/Z{ J.  
;JR_z'<  
光栅参数： ))#_@CwRr  
 周期：0.908um }{ "RgT-qG  
 高度：1.15um y O?52YO  
(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) H6-{(: *<  
15`
,kJSK  
3. 建模任务 xT3l>9i  
?nx 1{2[  
3O'X;s2\d  
eqWb>$  
.1?7)k v  
 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。 5[>N[}Ck>  
1"HSM=p  
 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。 wi-{&  
=J&aN1Hgt  
tM{U6k  
}WG -R  
4. 光滑结构的分析 9mH+Ol#(  
+\`t@Ht#  
t%>x}b"2T  
[=I==?2`X  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ]%/a'[  
 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% b'~IFNt*^  
9k>=y n  
@IwVR  
; +E@h=?  
5. 增加一个粗糙表面 HFd>UdT%  
Pxm~2PAm  
Lg
4I6 G  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 {^n\ r^5  
 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。 *Ad7GG1/u  
`mTc  
-#?p16qz5  
ec` $2u  
ewcgg  
V2?&3Z)W  
H/6GD,0  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ~_Mz05J-\_  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 2i~qihx5^  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 g"Z X
1X  
iy_\1jB0  
(e;9,~u)  
]xIfgSq  
6. 对衍射级次效率的影响 `FM^)(wT  
Wd_cNR
\  
s GP}>w-JZ  
粗糙度参数： :{v:sK  
 最小特征尺寸：20nm #TX=%x6  
 总的调制高度：200nm 9v<Sng  
 高度轮廓 W<D(M.61A  
:J}@*>c  
88ydAx#P  
wB;'+d&  
Vhs:X~=qL  
 效率 sm>Hkci%
 
:K6(`J3Y"^  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 "HQH]?!k  
+$+'|w  
KD~F5aS`[  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm L.xzI-I@D  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 4%I(Z'*Cx  
Tx7YHE6{  
.baS mfc  
GBZx@B[TY  
 效率 WM}bM]oe  
tU%-tlU9?  
 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。 o?J>mpC  
hsQrHs'k  
粗糙度参数： ?7cF_Zvve  
 最小特征尺寸：40nm ntSPHK|'  
 总调制高度：200nm @:. 6'ji,`  
 高度轮廓 ^J>jU`)CJ  
[D H@>:"dd  
imtW[y+4  
BK'!WX  
 效率 URW'*\Xjb  
OZ q/'*  
g'`J'6Pn  
eD, 7gC-  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 eb)S<%R/  
kl|KFdA;  
iw(\]tMt  
粗糙度参数： d+|8({X]D8  
 最小特征尺寸：40nm $s hlNW\  
 全高度调制：400nm NdQXQa?,  
 高度轮廓 Kk~0jP_B9  
L$`!~z1  
0n_Cuh\  
 效率

%xR;8IO  
kvdzD6T 9  
fwIZr~l  
w
<awCp  
zk4yh%Cd_  
 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。 Fa9]!bW  
%t\`20-1<  
7. 总结 mV;Egm{A\  
 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)。 hSD)|  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 S[NV-)r=  
 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。 ZBJYpeGe  
 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。 E<a~ `e  
CPGXwM=   
(G"b)"Qum  
QQ：2987619807 Ckvm3r\i2