[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。 6 2LLfD  
W.^R/s8O%5  
1. 建模任务 [e7nW9\l  
[mFgo il  
u,JUMH]@  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 |F49<7XB[~  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 [8'^"  
4l@aga  
2. 建模任务：正弦光栅 ]92=PA>75  
9.wZhcqqU  
x-z方向(截面视图) ~Z}DN*S  
R,`3 SW()  
N6BEl55 &  
光栅参数： L}VQc9"gc  
 周期：0.908um w"q^8"j!  
 高度：1.15um 4k)0OQeW6  
(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) =}%Q}aPp  
N=j$~,yG  
3. 建模任务 P\%aJ'f~  
6E$ET5p&l  
>"[Nmx0;w  
BFQ`Ab+  
XblZlWP#  
 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。 %&!B2z}  
Vo%DoZg  
 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。 U
y<n7*H  
k1fX-2H  
3Qd%`k  
I+rLKGZC  
4. 光滑结构的分析 #]J"j]L  
=D Tbz3<  
.RPh#FI6J  
Hv</Xam  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 sOm&7A?  
 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% ,"f2-KC4h  
K1t>5zm
 
`!C5"i8+i2  
\9 k3;zw  
5. 增加一个粗糙表面 g2 tM!IRQ  
?>q5Abp[  
Wql,*|  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 v[~Q  
 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。 ^-,@D+eW  
> QK"r7f/  
Xz"xp8Hc(6  
lL*"N|Y  
-+WE9  
AQ)J|i  
}^azj>p5  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ddEV@2F  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 }Io5&ww:U  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 4S*dNYc  
i'z(`"  
l8+;)2p!  
Svm'ds7>  
6. 对衍射级次效率的影响 w~>tpkUB  
iu QMVtv  
3ZhuC".c  
粗糙度参数： v_,'NA0  
 最小特征尺寸：20nm MLN+ BuS  
 总的调制高度：200nm } ^WmCX2a  
 高度轮廓 ;]_h")4"c  
BO'7c1FU  
\I7,
1I  
pQk@ +r  
u
_6x{",5I  
 效率 ^<Zye>KO  
VJgYXPE `  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 40
%<E  
`{xKU8j^  
U&gI_z[  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm H4uHCkj  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 y0,>_MS  
KdC'#$  
 e,T^
8_>  
y':65N
Mda  
 效率 /.Jq]"   
;-8]  
 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。 Rln% Y  
*V{Y.`\  
粗糙度参数： zG\:#,9  
 最小特征尺寸：40nm abg`:E  
 总调制高度：200nm "6>+IF  
 高度轮廓 :Q"p!,X=-  
?fQ8Ff  
uVa`2]NV r  
JwdvY]  
 效率 6)_h'v<|M  
64t:  
~$m:j];  
1:Wl/9mL  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 &+ UnPE(  
?7TuE!!M  
!YX_k<1E  
粗糙度参数： ebhV;Q.  
 最小特征尺寸：40nm Pp`[E/ qj4  
 全高度调制：400nm TsY nsLQY  
 高度轮廓 $.3J1DU  
S>y}|MG  
eJE!\ucS2W  
 效率 3 V$ \s8  
A}_0iwG  
/g$8JL  
qq>Qi(>  
;:'ABfs  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 H6<3'P  
dY`P  
7. 总结 3z -="_p  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 ICzcV };$  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 {~ 1 ~V  
 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。 9(hI%idq  
 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。 o&Y R\BI/  
/~pB_l  
"=yz
}~,  
QQ：2987619807 ?~/_&=NSx