[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。 Vy r] x  
~D_rZ&  
1. 建模任务 2_I+mQ  
PbQE{&D#  
BArJ"t*/z  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 D/*vj|  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ^@Y9!G=  
/O_0=MLp  
2. 建模任务：正弦光栅 %cd]xQpCp  
d4V 2[TX  
x-z方向(截面视图) 6T]Q.\5BZ  
"V:XhBG?  
hsz$S:am  
光栅参数： ID+,[TM`  
 周期：0.908um eoC<a"bJ>  
 高度：1.15um I,w^?o  
(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) P2|}*h5(  
pj j}K  
3. 建模任务 ym[+Rw  
[ns&Y0Y`t  
7Z VVR*n|  
)v};C<  
v(a9#bMZU  
 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。
PXR0Yn  
Vj29L?3  
 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。 Qk|( EFQ9  
@ljZw(  
s~/57S  
^?#@[4?"  
4. 光滑结构的分析 F6~b#Jz&i  
1RmBtx\<  
e1oFnu2R  
QZWoKGd}+  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 $`ON!,oa  
 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% +V6j`  
Cx$9#3\  
sek6+#|=  
LxIuxt=X|p  
5. 增加一个粗糙表面 Xx=K?Z?3.  
0H;"5  
T..-)kL+p  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 O^y$8OKEi,  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 H+nr5!`kz  
fQ^h{n  
Ua}g  
?exALv'B  
*
.oi3m  
jBT*~DyN z  
>qr=l,Hi  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 (q055y  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 #d3[uF]OmW  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 )kFme=;  
gGF$M `  
*4zoAslU1  
R/yPZO-U  
6. 对衍射级次效率的影响 w;@`Yi.WQ  
4&#vU(-H  
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粗糙度参数： ]
%b0[7[  
 最小特征尺寸：20nm A)=X?x  
 总的调制高度：200nm <t% Ao,"  
 高度轮廓 ag|9$  
T[`QO`\5O  
i(dXA(p  
;""-[4C  
>?H_A  
 效率 3 ATN?V@  
A{xSbbDk  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Rt*-#`I $  
Tom}sFl][  
A0'tCq]?0  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm '5&B~ 1&  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Nj! R9N  
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/ nC$?w  
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Y| (M_;  
 效率 F>hVrUD8  
Zb5T90s%  
 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。 BN bb&]  
$6qR/#74  
粗糙度参数： }[YcilU_  
 最小特征尺寸：40nm F5b]/;|  
 总调制高度：200nm Ip1QVND  
 高度轮廓 w+:+r/!g  
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n=<q3}1Jej  
9}7oKlyk  
 效率 ZVC
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5k!(#@a_T  
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^^W`Lh%9
 
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 hNgcE,67q  
3@#,i<ge:  
2l;ge>DJ  
粗糙度参数： QZeb+r  
 最小特征尺寸：40nm IWSEssP  
 全高度调制：400nm &AkzSgP  
 高度轮廓 y2d_b/  
vCrWA-q#  
`K ~>!d_  
 效率 J[Ylo&w3  
J@&$U7t  
crF9,p  
s`dkEaS  
B@:XC&R^  
 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。 )Q N=>J  
a-o hS=W  
7. 总结 <{P^W;N7  
 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)。 et7T)(k0  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 A*?/F:E  
 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。 &vGEz*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。 pNk,jeo
  

经典，学下。。。，，