[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。 Spgg+;9  
? )_7U  
1. 建模任务 qq;b~ 3kW  
j=ihbR^]Tl  
KlUqoJ;"  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Rla4L`X;  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 O]qPmEj  
0H[LS  
2. 建模任务：正弦光栅 U$'y_}V  
uD(t`W"  
x-z方向(截面视图) z-@-O  
?N>pZR  
m r4b  
光栅参数： ~/|zlu*jpc  
 周期：0.908um V;93).-$  
 高度：1.15um % {Q-8w!  
(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) <&U!N'CE  
J^ ={}  
3. 建模任务 frqJN  
;'3]{BGcU  
]yLhJ_^  
D1Yh,P<CF\  
[6RfS  
 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。 ~lw<799F6  
uvB1VV4  
 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。 };sMU6e  
4*M@]J "  
p
5<2N  
]0/p 7N14  
4. 光滑结构的分析 |4Ha?W  
M<[?g5=#  
 (M`|'o!  
 Oh`2tc-  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 mP-2s;q  
 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% h\y-L~2E  
/ L~u02?  
bGv4.:)  
8Rxc&`_X  
5. 增加一个粗糙表面 )#`H."Z  
`|<+  ?  
Z@J.1SaB  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 9$O@`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。 .wc = ]  
#D)x}#V\  
%j{.0H  
~HDdO3  
o6|-=FcvC  
I]uhi{\C  
%EI<@Ps8c  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 [rdsv  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 '[Gm8K5  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 8#f$rs(}  
@2' %o<lF  
E _iO@  
@vs@>CYdz  
6. 对衍射级次效率的影响 {L0;{
  
G|9B)`S  
a$}mWPp+f  
粗糙度参数： _P5P(^/
 
 最小特征尺寸：20nm 2k1aX~?  
 总的调制高度：200nm FA$zZs10\  
 高度轮廓 !R:y'Y%j  
zWIeHIt  
Z+idLbIs  
,{{SI  
6/2v  
 效率 i_U}{|j  
=n0*{~r  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 e.;M.8N#SQ  
Vxh.<b6&'  
ixw(c&gL  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm `WlE| G[  
 总调制高度：400nm 高度轮廓
"mZ.V  
a8s4T$  
3jPB#%F  

Q_4Zb  
 效率 +d
39f-[  
^ KH>1!  
 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。 xncw
YOz  
3Gd0E;3sk~  
粗糙度参数： ]T^is>  
 最小特征尺寸：40nm OFy,B-`A{  
 总调制高度：200nm i\p:#'zk5  
 高度轮廓 *Bw#c j  
Tsz NlRxc  
+ld;k/  
;KcFy@ 6q5  
 效率 8(A{;9^g  
rn" pKUd  
o'Y#H r)/  
w0Ij'=:  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 <abKiXA"  
!N~*EI$  
E`xU m9F  
粗糙度参数： Y';>O`  
 最小特征尺寸：40nm - ]Y wl  
 全高度调制：400nm 7~vqf3ON4J  
 高度轮廓 Z.Pi0c+  
GS%b=kc  
sh6(z?KP  
 效率 T]71lRY5  
|Fv?6qw+  
abW
l ut  
rYGRz#:~+  
CW0UMPE5  
 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。 MsjnRX:c3u  
[ud|dwP"  
7. 总结
6%?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)。 t)I0lnbs  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 kaFnw(xa  
 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。 ;|30QUYh  
 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。 Z[} $n-V  
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QQ：2987619807 OCW+?B;