[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。 5x/LHsr=m  
7\nR'MOZ  
1. 建模任务 U9eb&nd  
t2 0Es  
.P5OUK  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 7ajkp+E6  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 $Y9Wzv3Ra  
%1^E;n  
2. 建模任务：正弦光栅 -K*&I!  
O[O[E}8#  
x-z方向(截面视图) =!{ E!3>*D  
|VxO ,[~  
9qXKHro
 
光栅参数： LOf)D7T  
 周期：0.908um (D1$&  
 高度：1.15um $++SF)G1]_  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) NT&skrzW  
%e|.a)78  
3. 建模任务 >hsvRX\_`  
Gbrc!3K2  
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u#r[JF9LP  
UK!PMkX  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 cH>3|B*y  
N~t4qlC/  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 H". [&VP5Z  
B9i<="=p  
CP"   
LL"c 9jb4z  
4. 光滑结构的分析 ,wPvv(b]a  
(>a8h~Na  
`#x}-A$  
tVFydN~  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 >IFqwh7b  
 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% GZCX
m+  
Lk>o`<*  
"nQ&~KQ  
bHf>EU  
5. 增加一个粗糙表面 S?K x:]  
K 0Gm ?(  
49d02AU%  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ' zz^!@  
 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。 pas^FT~  
 8PXjdHR  
_Z{EO|L  
*iwVB^^$  
v| Yh]y  
Ka+N5 T.f  
L-z9n@=8\  
 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)jC  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ayK?\srw  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。  J*FUJT  
N6UPD11}6  
A8oTcX_  
D8*tzu-  
6. 对衍射级次效率的影响 WkUV)/j  
8o%g2 P9.  
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粗糙度参数： .mwB'Ll  
 最小特征尺寸：20nm 8K@>BFk1.  
 总的调制高度：200nm 4Mck/i2  
 高度轮廓 Zc|V7+Yx  
x*7Q  
"HwSW4a]  
-.!+i8d>  
J_`a}ox  
 效率 TnXx;v  
|D1:~z  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 3$f+3/l  
y)*W!]:7^>  
d$qi.%<kh  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm LTlbrB  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Ouos f1  
A!uO7".E  
)&vuT q'7'  
{v>8Kp7_R  
 效率 0i3Z7l]  
>i!y[F  
 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。 Kv~'*A)d  
?R":"*eu  
粗糙度参数： p>9|JMk  
 最小特征尺寸：40nm ;}KT 3Q<^  
 总调制高度：200nm A~M.v0  
 高度轮廓 I#UL nSJ3  
U+-R2w]#q_  
0T
2^$^g  
ifI0s)Pn  
 效率 !%Bhg?  
:`B70D8ku  
31&;3?3>  
)K!!Zq3;|  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 L}=t"y  
V~MyX&`  
Uu[dx}y  
粗糙度参数： AwtiV-w  
 最小特征尺寸：40nm Fk`|?pQm  
 全高度调制：400nm a^g}Z7D'T  
 高度轮廓 WX4f3Um  
l1%ubu  
sv)4e)1  
 效率 a[=;6!  
%;,4qB  
"@YtxYTW-  
zK>}x=  
%:N;+
1  
 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。 t03T1.:(Mg  
UK5u"@T  
7. 总结 6Z<|L^  
 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)。 oer3DD(  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 3FG'A[x3O  
 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。 C;0VR  
 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。 !CUM*<iV  

经典，学下。。。，，