[技术]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。 Gv(?u  
nDU=B.?E{O  
1. 建模任务 :w,#RcW  
!'qY  
c>b!{e@*  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 }mdk+IEt  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 +x(~!33[G  
`k;MGs)&  
2. 建模任务：正弦光栅 Kj{(jT  
AY x*Ngn  
x-z方向(截面视图) \9!hg(-F  
V1-URC24vd  
o|cx?  
光栅参数： |L<p90  
 周期：0.908um .+d.~jHX  
 高度：1.15um x@LNjlP  
(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) 2{}8_G   
q]2t3aY%  
3. 建模任务 xg;I::hE7X  
ZJf:a}=h  
@>Bgld&vl  
<p5?yF  
E' _6v  
 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。 UbDpSfub  
Dbg,|UH  
 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。 dMw}4c3E  
MU>6s`6O  
dRL*TT0NW  
OpD%lRl  
4. 光滑结构的分析 UC@Jsj~f  
evvv&$&  
}h+{>{2j  
@L,4JPk  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 1smKU9B2)  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% u
a!43Bp  
-{z<+(K!$  
/T<))@$  
w| eVl{~p  
5. 增加一个粗糙表面 `lcQ Yd<,4  
9<Ks2W.N  
Qf($F,)K  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 p#0L@!,  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ]o?r(1  
=Cc]ugl7-  
AL{iQxQ6  
uGpLh0  
zQ#2BOx1  
hS'!JAM>Q  
25Uw\rKeO  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 j8)rz  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 G{74o8  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 H7 "r^s]D  
y>>)Yo&|  
3gv@JGt7`  
q.kDx_  
6. 对衍射级次效率的影响 37b6w6{D  
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5)C`W]JE  
粗糙度参数： 2. q\!V}yQ  
 最小特征尺寸：20nm Bn{i+8I  
 总的调制高度：200nm * hmoi  
 高度轮廓 YSbeCyv  
_<%YLv  
>rXDLj-e  
YYhN>d$  
12@Ge]  
 效率 ^'p!#\T;H  
WD@v<Wx)  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 9@8'*a{`m  
4\E1M[6  
[jR>.H'  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 8ZCR9%  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 RiZ)#0  
z.Vf,<H  
MZ?+I~@  
EXsVZg"#  
 效率 2cjbb kq  
hkOFPt&  
 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。 2^%O%Pc  
~^PNMZk  
粗糙度参数： O^n\lik  
 最小特征尺寸：40nm }.1}yz^y  
 总调制高度：200nm <v!jS=T  
 高度轮廓 pVM1%n:#  
+2w<V0V_  
{:#c1d2@8  
\D1@UyE  
 效率 mQ9y{}t=4  
mV0u:ws  
.u'MMe>^  
L|nFN}da  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 klMpiy  
Z<*"sFpAO  
NiMsAI@j  
粗糙度参数： wq|7sk{  
 最小特征尺寸：40nm ~iPXn1  
 全高度调制：400nm m/q`k  
 高度轮廓 U
02  
+,Or^pO=  
3:)_oHq  
 效率 8|nc($}~  
>S8 n8U  
]Ot=At  
B.!&z-)#  
&fsk ESV0  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 \t%iUZ$  
1SH]$V4C  
7. 总结 <\$?.tTZ{  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 <rvM)EJv|  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 [dXa
,  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 bM2x (E\
O  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 ^M\X/uq$E  

经典，学下。。。，，