[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。 tYb
8a  
p@B/S(Xi  
1. 建模任务 ^d6}rtG  
IQz"FH?  
]rwHr;.  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 =[A5qwyv  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 M$Sq3m`{!  
8&[Lr o9  
2. 建模任务：正弦光栅 U&F1}P$fb  
7Iz%Jty  
x-z方向(截面视图) p2m@0ou  
R'Gka1v  
MTnW5W-r9  
光栅参数： g+(Cs  
 周期：0.908um rE->z
  
 高度：1.15um -4 *94<  
(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) 31VDlcnE  
gu1:%raXd  
3. 建模任务 X283.?  
[ADSGnw  
k4n4BL  
z (1zth  
egXHp<bqw  
 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。 %-nYK3  
TTYM!+T  
 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。 a*hWODYn  
|_6V+/?"?`  
Etj0k} A  
{th=MldJ?  
4. 光滑结构的分析 Q1 t-Z;X  
DPWt=IFU  
lRk
)  
$a@T:zfe  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Z
XJ]==  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 9mmkFaBQ  
4ZUTF3  
04j]W]8#  
5n0B`A  
5. 增加一个粗糙表面 icrcP ~$A  
H1t`fyri2  
jW8,}Xs  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 = :/4)  
 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。 B,5kG{2!  
=,Zkg(M  
"y9]>9:$-  
R9&3QRW|  
'=WPi_Z5:C  
s+-V^{Ht  
^\f1zg9I  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 7WMF8(j5  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 "- ?uB Mz  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 sd5)We  
j[RY  
FKH_o  
&v/>P1Z G  
6. 对衍射级次效率的影响 Wt M1nnJp  
@kPe/j/[1  
. #FJM2Xk  
粗糙度参数： r [E4/?_  
 最小特征尺寸：20nm 4c]=kbGW  
 总的调制高度：200nm 3+/^  
 高度轮廓 xFzaVjjP  
v8y !zo'  
=x@v{cP  
=&"a:l  
bIXD(5y
 
 效率 LL_@nvu}M  
O9P4r*prA  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 9]^q!~u  
m2\[L/W]  
(XNd]G  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm GOUO  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 aQj"FUL  
"uP~hFA7M  
lxfv'A  
8K9
RA<  
 效率 AbL(F#{  
L>n^Q:M  
 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。 tkP& =$  
q\/xx`L  
粗糙度参数： +fN2%aC  
 最小特征尺寸：40nm OyQ[}w3o|  
 总调制高度：200nm K?u:-
QX^  
 高度轮廓 >?jmeD3u  
(@NW
2  
kvN<o-B  
?L"x>$  
 效率 3$3
%W<&^  
%3yrX>Js
 
`o0ISJeKp  

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I~w  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 qga\icQr  
~i0>[S3'  
gZ us}U  
粗糙度参数： +I@2,T(eG  
 最小特征尺寸：40nm 2RdpVNx\y  
 全高度调制：400nm Ym#io]  
 高度轮廓 SduUXHk
 
v}<z_i5/C.  
[$M l;K  
 效率 Lr Kx  
x[R?hS,0t  
MfraTUxIo/  
]UrlFiR  
G+WCE*  
 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。 t&-c?&FO\;  
qv`:o `  
7. 总结 ^y~oXS(  
 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)。 5a/3nsup5  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 f5R%F~
 
 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。 wKJK!P  
 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。 9Dyw4'W.N  

经典，学下。。。，，