[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。 O][Nl^dl  
oBNX8%5w
 
1. 建模任务 SM /ykk  
fxoi<!|iGY  
dbuJ~?D,  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 q&Tn>B  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 uGUv~bE  
4,F

3@m:<  
2. 建模任务：正弦光栅 >AzWM .r  
I`'a'  
x-z方向(截面视图) %w8GGm8^/  
c6Aut`dK  
=GKS;d#/  
光栅参数： \aVY>1`  
 周期：0.908um w0j/\XN2s  
 高度：1.15um 4`U0">g
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) G]mWaA  
,s><kHJ  
3. 建模任务 M9s43XL(&  
pgd8`$(Q  
B&i0j5L  
JYg% ~tW'  
EwD3d0udL  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 lTr*'fX  
"o{)X
@YN]  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ^K.u ~p  
=%3b@}%HqS  
QOV}5 0  
N=T.l*8  
4. 光滑结构的分析 2\nN4WL 5.  
Rj}o4s2x  
@ 2!C^}d3F  
fzS`dL5,W  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 -!|WZ   
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% q1f=&kGX~  
n|x$vgb  
bbNU\r5%  
HUJ|-)"dw  
5. 增加一个粗糙表面 P1i*u0a  
iIsEQh  
\+iu@C
  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 JvfQib  
 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。 /}w#Jk4pD  
zUs~V`0  
4O`6h)!NQ  
bR`rT4.F  
T0`"kjE  
]am~aJ|L  
?h!t$QQ!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)。 ,\o<y|+`S  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 T~%H%O(F  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 BrJ o!@<  
aXdf>2c{JD  
OGJ=VQA  
[dj5$l|  
6. 对衍射级次效率的影响 X"[dQ_o  
6ORY`Pe7P|  
OE'
K5oIM  
粗糙度参数： ?wd|G4.Vo  
 最小特征尺寸：20nm }iilzE4oH#  
 总的调制高度：200nm 7L=T]W  
 高度轮廓 P</s)"@  
F#(.v7Za  
q*6q}s3n  
5-D`<\  
y(bsCsV&  
 效率 8p (!]^z  
Z-)[1+Hs  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 $]
@O/[  
GS\%mPZ  
1GtOA3,~;-  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm E: 9o;JU  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 F=XF]  
T8n-u b<  
2B7h9P.NB  
GR,J0LT  
 效率 fNkuX-om  
e:N7BZl'c9  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 Kb}MF9?:e  
q0&Wk"X%rr  
粗糙度参数： *B0V<mV  
 最小特征尺寸：40nm fr+@HUOxsl  
 总调制高度：200nm [?-]PZ  
 高度轮廓 cV-i*L4X  
Oqpp=7  
>DL/..  
jOs H2^  
 效率 U,e'ZRU6  
Fse['O~  
osl=[pm  
0pD W _  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 )8;{nqoC  
/Zc#j^_  
kLJlS,nh\r  
粗糙度参数： v"rl5x  
 最小特征尺寸：40nm 3[VWTq)D=  
 全高度调制：400nm J'W}7r  
 高度轮廓 Yi 6Nw+$  
o,CBA;{P  
dY8(nQG  
 效率 qNpu}\L  
Z| We9%  
sGSsUO:@j;  
RcQ>eZHl  
2B^~/T<\  
 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。 K"L_`.&Q  
``!GI'^  
7. 总结 sTkIR5Z  
 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)。 Rp0|zP,5  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 yO=p3PV d  
 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。 1]j^d  
 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。 m4@MxQm  

经典，学下。。。，，