[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。 /'QfLW>6  
?}ly`Js  
1. 建模任务 vrX@T?>  
nXJG4$G  
|kc#=b@l  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 5Z_7Sc  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 xcM*D3  
lN~V1(1B  
2. 建模任务：正弦光栅 `|`Qrv4}  
J.Fy0W@+k4  
x-z方向(截面视图) %f1>cO9[  
|PxTm  
krMO<(x+  
光栅参数： tDQuimYu7  
 周期：0.908um 0K'^g0G  
 高度：1.15um .8dlf7* ,  
(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) ',bSJ4)Y  
fP8iz `n  
3. 建模任务 yOswqhz  
nsN|[E8  
M]7>Ar'zsG  
%DhM}f
 
V.|#2gC]t  
 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。 .C\##
  
+rFAo00E|  
 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。 c-oIP~,  
{,+MaH  
E+z"m|G  
L0X/  
4. 光滑结构的分析  /C   
Xy]Pmt  
2+=:pc^  
gT{
WH67u  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 !g7lJ\
B  
 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% d;hv_
h  
qAW?\*n5N  
5>\~jf  
]x5+v0  
5. 增加一个粗糙表面 ?k$'po*Eq  
h,zM*zA_  
*ry}T=  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 YhQ%S}  
 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。 X" Upml  
v2jpao<K  
!:wA\mAd  
R3|r`~@@  
g\]~H%2 ,  
:5[1Iepdn  
D"M[}$P  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 -?p4"[
 
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 7
q(A&  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 UvF5u(o  
> JV$EY,  
(v}4,'dS  
8Z!Mad  
6. 对衍射级次效率的影响  &4{!5r  
i:60|ngK  
UY(\T8  
粗糙度参数： 7yQw$zG,Iz  
 最小特征尺寸：20nm Y/ I32@  
 总的调制高度：200nm B!1h"K5.($  
 高度轮廓 K05U>151  
Z(I=KBI  
 k`w/  
C`=YGyj=TL  
iAo/Dnp2J  
 效率 HCw,bRxm  
2b K1.BD  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 k~*%Z!V}C  
*WfQi8  
dh_c`{9  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ?$#P =VK  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Y94S!TbB  
GH \ Sy  
8.:WMH`  
Y@Ur}  
 效率 .(99f#2M:  
 ]0XlI;ah  
 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。 Lp)P7Yt-  
xqb*;TBh*  
粗糙度参数： SuXeUiK.[  
 最小特征尺寸：40nm c~+KrW
bZ~  
 总调制高度：200nm xp}M5|   
 高度轮廓 =~>g--^U  
b
XSAZWf  
U$46=F|  
nS](d2  
 效率 dNf:I,<DCf  
Y5c[9\'\  
!t+ 3DMPn  
[HI$[:[  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^J;rW3#N8  
5^K\<+{~B  
~F8xXW0  
粗糙度参数： Zo,066'+[.  
 最小特征尺寸：40nm c:[ZknnCe  
 全高度调制：400nm f]_'icP  
 高度轮廓 k{H7+;_  
]T6pH7~  
}3_>  
 效率 3m| C8:  
]GO=8$Z  
BOWBD@y  
VVDW=G  

*`8JJs0g  
 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。 `FEa(Q+s  
t3h){jZ  
7. 总结 _N=f&~T  
 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)。 Y::O*I2  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 <PiO %w{  
 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。 "8"aYD_  
 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。 {PR "}x  

经典，学下。。。，，