[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。 :k/Xt$`  
rR.It,,  
1. 建模任务 92DM1~ *  
Ym6d'd<9(  
.hat!Tt9  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Yb+A{`  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 T0w_d_aS  
>c,s}HJ  
2. 建模任务：正弦光栅 v=N?(6T  
*HKw;I   
x-z方向(截面视图) ]b4IO4T  
"bo0O7InOV  
P"w\hF  
光栅参数： \]9)%3I  
 周期：0.908um 1)(>'pY  
 高度：1.15um E8# >k  
(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) @ma(py  
rpT.n-H>%A  
3. 建模任务 bU! v  
79h~w{IT@  
L!fTYX#K]  
]i*ucW4  
eTuqK23  
 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。 $m4-^=  
)j_El ]?  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 W:d p(,L  
iQ)ydY a  
||Zup\QB  
[oLV,O|s|j  
4. 光滑结构的分析 MYAt4cHc2  
WTvUz.Et  
5>x_G#W  
k +-w%  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 `geHSx_  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% TekUY m!G  
#4^d#Gj  
>@YefN
X6  
L:G#>  
5. 增加一个粗糙表面 i
od%YjZu  
7>E.0DP  
AcH-TIgM/  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Gt`7i(  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 "j^i6RS  
L|=5jn9 :  
f`9Mcli!  
wcGK*sWG-  
jj5S+ >4  
G7%bY  
++0)KSvw  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 F-yY(b]$  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 /A=w`[<  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。
r"7n2  
Kgbm/L0XR*  
Luq4q95]  
AYts &+  
6. 对衍射级次效率的影响 @A/k"Ax{r  
?8b19DMK6  
yeo&Qz2vU  
粗糙度参数： U ZM #O  
 最小特征尺寸：20nm Fhoyji4  
 总的调制高度：200nm 8t-GsjHb  
 高度轮廓 oaoTd$/5  
=CX1jrLZ  
+&EXTZ@o  
@AsJnf$y  
V>Wk\'h  
 效率 *ukyQZ9  
V2MOD{Maat  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 zzqJeIS  
25^?|9o7  
_fGTTw(  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm x]~TGz
S  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Wa_qD  
pfA6?tP`  
T
CtZ2 <'  
UX 1 )((  
 效率 
O7K.\  
r"h;JC/&<T  
 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。 k
B\{1;  
/ZLY@&M  
粗糙度参数： e[S`Dm"i)'  
 最小特征尺寸：40nm p?@ %/!S  
 总调制高度：200nm 'rQ"Dc1D  
 高度轮廓 ' W/M>!X  
"q@m6fs  
MK$u}G  
.L'w/"O  
 效率 8[^'PIz  
i!wU8@  
}aCa2%  
FL0uY0K  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 7nZPh3%  
gv#\}/->4  
sV^:
u^  
粗糙度参数： /zn=AAYb  
 最小特征尺寸：40nm d:H'[l.F%  
 全高度调制：400nm JzHG5nmB  
 高度轮廓 [}RoZB&I  
1J@Iekat  
2z.ot'  
 效率 2
Xb, i  
]S|FK>U[  
0c_xPBbB+  
:|7#D,2  
5=dL`  
 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。 r-2k
<#^r  
d|`Ll  
7. 总结 8a)AuAi?!  
 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)。 enoj4g7em^  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 "tK%]c d-  
 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。 En5oi
 
 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。 %x)bZ=An  
WWT1=#"  
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