[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。 *6%!i7kr  
x{IxS?.j+  
1. 建模任务 #Jt9U1WbF  
h~rSM#7m  
fMaUIJ:Q9  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ?9#}p  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 6T>e~<^  
oTj9/r  
2. 建模任务：正弦光栅 }ie\-V  
#% PnZ /  
x-z方向(截面视图) {]1+01vI-  
]9]cef=h#  
i9?$BZQ[R  
光栅参数： y2
1zaQ  
 周期：0.908um e1ru#'z  
 高度：1.15um Id3i qAL  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) J8[N!qDCj  
2Uf]qQ1  
3. 建模任务 p`ai2`qC`  
I_s4Pf[l  
AZ~=]1  
g+Z~"O]$M  
{VqcZhqy/l  
 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。 :e1BQj`R  
Z)B5g>  
 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。 o.-rdP0P>  
P+r-t8  
i,jPULzyjk  
O?|st$g  
4. 光滑结构的分析 ~Ti  
h^#K4/  
|7XV!D!\g  
>,22@4  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ^
s<p5V  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% cl s-x@ Kd  
~Y^ UP  
g:bw;6^u  
_:|/4.]`_  
5. 增加一个粗糙表面 ^DZ(T+q,  
/(-X[[V  
{J-kcD!bz`  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 lTOO`g  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 KCG-&p$v@s  
sG{hUsPa  
@m14x}H  
~$7fU  
?rqU&my S  
yj!4L&A  
S`ms[^-q*  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 GY9CU=-  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 'Dl31w%:  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 $
7%e|0jC  
xf/ SUO F  
G5~ Jp#uA  
`8$gaA*  
6. 对衍射级次效率的影响 !o A,^4(  
P)he3  
tjw4.L<r  
粗糙度参数： G?\\k[#,&  
 最小特征尺寸：20nm F)x^AJie  
 总的调制高度：200nm bL>J0LWQ  
 高度轮廓 =1' / ?  
x O`#a=  
[43:E*\$  
>q{E9.~b  
Q)}_S@v|%  
 效率 I8=p_Ie
 
EN^C'n  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 $J8?!Xg  
MpZ #  
^^MVd@,i  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm [0v`E5  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 P9j[ NEV  
0'ha!4h3Z  
gc|?
$aE  
eq)8V x0  
 效率 u*#j;Xc  
P[NAO>&tX  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 
 XI+m  
fhCMbq4T  
粗糙度参数： Ji<^s@8Zc  
 最小特征尺寸：40nm KrwG><
+j  
 总调制高度：200nm 24u;'i-y5  
 高度轮廓 @SH%l]  
P{qi>FJqe  
tz0_S7h  
L8"0o 0-  
 效率 nqX)+{wAXe  
UOTM>d1P  
\-A=??@H  
k)+2+hX&>  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ZMs$C3  
,dhSc<:LT  
)%e`SGmp  
粗糙度参数： l#!p?l  
 最小特征尺寸：40nm p-d2HXo  
 全高度调制：400nm L`>uO1O  
 高度轮廓 [UqJ3@>  
)m .KV5K!  
q'u^v PO  
 效率 p BU,"Yy&  
YKF5|;}  
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~W)"9  
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B J,U,!  
 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。 F/BB]gUB  
FbxrBM  
7. 总结 p$r=jF&  
 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)。 /b3b0VfF  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 QIZ }7  
 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。 k+8K[?K-  
 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。 GjDs,9@f  

经典，学下。。。，，