[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。 YsP/p-  
B wC+o
v=  
1. 建模任务 B,_`btJ
h  
qX$u4I!,  
7yI`e*EOD  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 xQu eE{  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 6z?gg3GV  
 i-W  
2. 建模任务：正弦光栅 m&IsDAn  
WJ+>e+  
x-z方向(截面视图) st/n"HQ  
g{>^`JtP  
n|i
"S`  
光栅参数： `HW:^T  
 周期：0.908um Bf]$X>d  
 高度：1.15um +;q.Y?  
(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) Ue$zH"w  
G#[*|+f8  
3. 建模任务 #tjmWGo,  
u1cu]Sj0  
gUVn;_  
8g*hvPc  
= .oHnMX2M  
 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。 '{f=hE_/  
'#Dg8/r!  
 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。 w#(RW7":F  
a3@w|KLt  
/smiopFcq  
Lw*]EG|?  
4. 光滑结构的分析 u+D[_yd^  
q0O&UE)6Y  
/\=MBUN  
0{) $SY  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 v-`h>J!Nx  
 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% jm3G?Vnq  
](K0Fwo`;"  
$h28(K%  
5j^NV&/_  
5. 增加一个粗糙表面 _:J*Cm[q  
vR>o}%`  
v6uxxsI>Hm  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 .L;@=Yg)  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 f h<*8w0H  
>dQK.CG  
4MW ]EQ-  
PRs@zkO  
XnU
O*v^]  
o6}n8U}bk  
)`HA::  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 V"RpH,  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Kt/)pc  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 +
MUwP(U=w  
nr2r8u9r  
@CQb[!9C  
=AOWeLk*G  
6. 对衍射级次效率的影响 <I=$ry6 8  
Mkv|TyC  
x?r1s#88>  
粗糙度参数： lDc;__}Ws  
 最小特征尺寸：20nm i$UQbd  
 总的调制高度：200nm 7#-y-B]l  
 高度轮廓 c-CYdi@  
;D2E_!N dt  
{'bip`U.  
>HTbegi
 
?IYY'fS"  
 效率 ;Zut@z4\  
g]$ 4~"|.  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Hs?zq  
6*XM7'n  
Q9>U1]\  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm wu~hqd  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 wH6u5*$p  
k%Vv?{g  
HKmcQM  
=mt?Cn}  
 效率 [Ot,q/hBJ  
/c-nE3+rn  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 <$E6oZ  
ZX.TqvK/r  
粗糙度参数： D`o<,Y  
 最小特征尺寸：40nm \54}T4R  
 总调制高度：200nm |V&G81sM  
 高度轮廓 e~\QE0Oe:  
aXR%;]<Dw  
hWEnn=BW  

@}LZ! y  
 效率 %|"Qi]c d  
1B:aC|B  
lZ+!H=`  
#V_GOy1-  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 `T WN^0!]  
=dH$
2W)G  
?
y7w}W  
粗糙度参数： M]EsS^/X  
 最小特征尺寸：40nm 4A.Q21s  
 全高度调制：400nm tIZ~^*'  
 高度轮廓 J !#Zi#8sF  
Fi;VDK(V9  
T] | d5E  
 效率 xHkxc}h  
d#_m.j  
nkY@_N
 
s:|M].  
3C^1frF  
 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。 :Ml7G  
<n0{7#PDqw  
7. 总结 f} K`Jm_}?  
 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)。 =,/D/v$m'2  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 I3y9:4  
 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。 tJD] (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。 Wk7WK` >i  

经典，学下。。。，，