[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。 c:*[HO\  
hB?a{#JL  
1. 建模任务 JD\yl[ac%  
p :v'"A}  
g3V bP  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 EO.Se9ux  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 g4eEkG`XTS  
T<o^f n,H  
2. 建模任务：正弦光栅 tfKf*Um  
_DDknQP  
x-z方向(截面视图)  dmR>u
 
kT-dQ32  
ul@swp
 
光栅参数： E{wnhsl{  
 周期：0.908um (7X|W<xT  
 高度：1.15um %#_"Ie  
(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) DPWt=IFU  
"V=IG{.  
3. 建模任务 5SB!)F]  
,H)v+lI  
Ri   
xmM!SY>  
9mmkFaBQ  
 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。 m}-*B1  
*XU2%"Sc  
 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。 =%)Y, )"  
]\JLlQ}#H  
a<NZC  
3 P=I)q  
4. 光滑结构的分析 t6,bA1*5y  
@%^JB  
,J$XVvwxF  
7Mj:bm&9  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 P Nf_{4  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% a23XrX  
v 1.8]||^  
MwuRxeRO-  
A3uF 0A  
5. 增加一个粗糙表面 u\y$<  
mG*ER^Y@D  
IDY2X+C#U  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 6(1S_b=a  
 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。 c:[8ng 2v  
 5(\H:g\z  
U[R[VY7  
6uTFgSqZ  
X T<SR]  
eY V Jk7  
n~Yr`5+Z  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 '>^!a!<G  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 =j"bLX6;  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 FokSg[)5  
hh[@q
*C  
~(;HkT  
uqsVq0H  
6. 对衍射级次效率的影响 Y2TXWl,Jk  
 8+,I(+  
jX;$g>P  
粗糙度参数： g7;O
Z#\  
 最小特征尺寸：20nm 8Q(A1U  
 总的调制高度：200nm u- }@^Y$M  
 高度轮廓 6pdek3pOCt  
RI3GAd  
i)!+`w*Y  
[9;[g~;E%m  
GboZ T68  
 效率 ,ll<0Atg  
ET[>kn^#  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 xdgbs-a)  
bs_< UE  
MAcjWb~f  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm }F';"ybrU)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 W) ?s''WE;  
=lmelo#m&  
Vz]yJ:  
)E*-  
 效率 y
TR5*{?j  
9yK\<6}}QH  
 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。 oi7Y
?hTj  
.^wBv 'Y  
粗糙度参数： r@c!M|m@  
 最小特征尺寸：40nm c{3P|O&.  
 总调制高度：200nm
cz1 m05E  
 高度轮廓 #('GGzL6c  
J6mUU3F9f  
2<E@f0BVAy  
%F87
"v~  
 效率 %x8vvcO^t  
q\/xx`L  
]$!7;P  
[M2xF<r6t  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 OyQ[}w3o|  
KP_7h/e  
DFQ`<r&!  
粗糙度参数： J
ow{7@FG  
 最小特征尺寸：40nm (@NW
2  
 全高度调制：400nm bQ-n<Lx  
 高度轮廓 T>irW(  
N>w+YFM  
^ f[^.k$3d  
 效率 I2gSgv%  
>@EwfM4[e  

{S`Rr/E|%  
|fY#2\)Yx  
XO5E-Nh  
 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。 y*E{X  
L>pSE'}  
7. 总结 TVVu_ib  
 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)。 ,xutI  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ir5e
R}H  
 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。 =N2@H5+7  
 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。 S`& yVzv  

经典，学下。。。，，