[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。 #l+U(zH:JG  
; R&wr_%  
1. 建模任务 yFH)PQ_  
u! x9O8y  
vtv|H  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 kDS4 t?Ig  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 yO]Vex5)  
&LwR9\sh  
2. 建模任务：正弦光栅 2}/Z.)^Q  
0}PW<lU-  
x-z方向(截面视图) GTeFDm;T^  
ow>^(>^~  
# ~} 26  
光栅参数： co|jUDu>W  
 周期：0.908um (XX6M[M8  
 高度：1.15um Ky8sLm@  
(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+>{@tP9  
cuB~A8H#}  
3. 建模任务 |Eu_K`  
z\sy~DM;>  
O1ofN#u  
J;Xh{3[vO  
p'0jdb :S  
 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。 =%%\b_\L  
^}8(o  
 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。 I_6?Q^_uZ  
Nh^T,nv*l  
sbjAZzrX2i  
D}>pl8ke~g  
4. 光滑结构的分析 1j`-lD  
SsIy;l  
+%OINMo.A  
IgI*mDS&b  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 |h\e(_G\  
 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% +?w 7Nm`  
&BY%<h0c  
rr>QG<i;G  

X};m\Bz  
5. 增加一个粗糙表面 X|TEeE c[L  
3{LXx  
Kyt.[" p  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 &Gp@,t  
 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。 : ^F+mQN  
gPSUxE`O.  
cv=nGFx6  
I= G%r/3  
MUhC6s\F  
QM\vruTB  
/ *RDy!m  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 &tB|l_p_-p  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Jkzt=6WZ0  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 4.I6%Bq$  
K{.s{;#  
r(y1^S9!8  
LZch7Xe3  
6. 对衍射级次效率的影响 g]EDL<b  
RrSSAoz1  
)xX(Et6+`  
粗糙度参数： >J_{mU  
 最小特征尺寸：20nm 5cO}Jp%PA  
 总的调制高度：200nm =2] .G Gg  
 高度轮廓 4:q<<vCJv  
QWH1xId  
Y]/(R"-2G  
#H{<nVvg^  
sOg@9-_Uh  
 效率 l>`N+ pZ$  
;ZHKTOoK  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 I<e[/#5P\`  
/e1m1B  
7Bm 18  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 4!p~Mr[E  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 *vc=>AEc  
F`SOF O  
79U Th@r}  
no- Lx-x  
 效率 1@q~(1-o  
u 'DM?mV:-  
 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。 >8_#L2@  
py`RH)  
粗糙度参数： -CfGWO#Gbx  
 最小特征尺寸：40nm s\i=-`  
 总调制高度：200nm e
Z5UR014  
 高度轮廓 !<H[h4g  
A"x1MjuqLM  
Vo}3E]  
lE:X~RO"~  
 效率 nv1'iSEeOl  
'bGL@H  
=]&?(Gq  
L@2%a'  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 FL% GW:  
>8Wvz.Nq/  
}$!bD  
粗糙度参数： Oe4 l` =2  
 最小特征尺寸：40nm p.^mOkpt  
 全高度调制：400nm ^ j;HYs_  
 高度轮廓 Gc>bli<-  
2|@@x

F  
tRRPNY  
 效率 x7K   
H1_XEcaM+*  
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_=*ew  
8*kZ.-T B  
hm3,?FMbq  
 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。 yaD<jc(O  
Os^sOOSY  
7. 总结 9;2PoW8  
 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)。 V2sWcV?  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 `fh^[Q|4n0  
 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。 *vv<@+gA  
 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。 (oX|lPD<b  

经典，学下。。。，，