[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。 CfSP*g0rW  
I[v`)T'_{  
1. 建模任务 D>@NYqMF  
'L-DMNxBr  
QkW'tU\^  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 dFDf/tH  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 #0Y_!'j  
<F;+A{M)  
2. 建模任务：正弦光栅 # Q,EL73;  
' h<(  
x-z方向(截面视图) 0V21_".S  
7`&ISRU4  
{7@*cBqN  
光栅参数： u4w!SD  
 周期：0.908um Ez0zk9  
 高度：1.15um {srxc4R`  
(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) n=C"
pH#  
{?IbbT  
3. 建模任务 f$:SacF  
G$MEVfd"
 
F]UH\1  
Q=fl!>P  
xk% 62W  
 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。 )%MC*Z:^  
Y$\|rD^f  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ;l0dx$w  
0 }od Q#  
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I4?oBq  
4. 光滑结构的分析 0V(}Zj>  
?z&%VU"  
S7Ty}?E@  
=3w;<1 ?'  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Cp"7
R&s  
 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% ,&WwADZ-s  
Cd"{7<OyM4  
Y.]$T8  
7g(Z
@  
5. 增加一个粗糙表面 0FI |7  
J:glJ'4E  
BDWbWA 6  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 >>$`]]7  
 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(*O$B{ R  
adX"Yg!`{c  
9yC22C:  
|&rCXfC  
I*3}e
rT  
35e{{Gn)v  
^zQI_ydG  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 yvoz 3_!  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 o5?Y   
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 II}M|qHaK  
s) shq3O  
aYb97}kI  
;ISnI  
6. 对衍射级次效率的影响 3yKmuu!  
Tgr,1)T  
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粗糙度参数： 3>@VPMi  
 最小特征尺寸：20nm qrlC U4  
 总的调制高度：200nm r9})~>   
 高度轮廓 ~s'tr&+  
!EhKg)y=  
% (y{S
ca  
n%7?G=_kj  
Pa{  
 效率 src+z#  
~EPVu  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 yQN{)rv  
UE.kR+1  
_o$jk8jOjW  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm aY>v  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 2.Qz"YDh =  
I1U2wD  
=x\`yxsG  
LD}~]  
 效率 b
He' U>  
njaMI8|Pa  
 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。 *kl  :/#  
Wjw,LwB  
粗糙度参数： zTw"5N  
 最小特征尺寸：40nm =\WF +r]V  
 总调制高度：200nm + '_t)k^  
 高度轮廓 k~"Eh]38  
Szgo@x$^  
F#sm^%_2  
MVsFi]-  
 效率 Nhjq.&  
W8^m-B&  
67II9\/  
00QJ596  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 P9 <U+\z  
k||t<&`Ze  
+nDy b  
粗糙度参数： vt|R)[,  
 最小特征尺寸：40nm qq| 5[I.?  
 全高度调制：400nm MIrx,d  
 高度轮廓 27e!KG[&  
}aVZ\PDg  
o eUi  
 效率 lD/9:@q\V  
Q!e560@  
'rcqy1-&  
Fz%;_%j  
X g6ezl
W  
 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。 (jM0YtrD  
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X/se  
7. 总结 Xo34~V@(  
 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 }}2J/sj  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 >X*tMhcb  
 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。 >.iF,[.[F<  
 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。 6Yj{% G  

经典，学下。。。，，