[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。 kakWXGeR  
> o`RPWs  
1. 建模任务 <q=B(J'  
r:Cid*~m  
N|L5Ru
  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 yvwcXNXR@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 [kkcV5I-  
5R G5uH/-<  
2. 建模任务：正弦光栅 :e vc  
y^BM*CI  
x-z方向(截面视图) !qve1H4d2  
hKeh9 Bt  
gcF><i6  
光栅参数： "evV/Fg(  
 周期：0.908um M)Q+_c2*  
 高度：1.15um @6`@.iZ  
(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) lI<8)42yq  
ka[NYW{.  
3. 建模任务 G<1mj!{Vp  
f#b[KB^Z,2  
IvH+94[)  
V#KM~3e  
7J/3O[2  
 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\<i>LWT'  
IDZn,^  
 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。 _ RT}Ee}Y  
M/;g|J jM  
aa]v7d  
U%l{>*
q  
4. 光滑结构的分析 3W0:0I  
-
3Hq1  
aQ\O ]gCE  
}$U6lh/Ep  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 jX@9849@  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ~=*_I4,+r  
4ebGAg?_  
SBt: `,  
Pw{+7b$  
5. 增加一个粗糙表面 ]uf_"D  
aR $P}]H  
p(%x&*)f  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 VTa8.(i6v  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 %Kp}Wo6  
1XRVbQt  
dGjvSK<1@  
krU2S-  
Kfl+8UR5=  
ysPW<  
 VVY\W!  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 !2}Q9a  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
TmiQq'm[b  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 qZG >FC37  
U>XGJQ<NS  
y5}|Y{5  
Vy$\.2=  
6. 对衍射级次效率的影响 Ja1*a,],L  
k=[Ro  
0:EiCKb)ol  
粗糙度参数： 0M p>X  
 最小特征尺寸：20nm 1;V5b+b  
 总的调制高度：200nm 107SXYdhI  
 高度轮廓 wDk[)9#A  
{[+gM?  
q[lqEc  
K(^x)w r-:  
r{
_'2Z_i  
 效率 `shB[Lt  
*RO ~%g  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 qMkP/BjV  
l{4\Wn Va  
&~8}y+z  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm y:L|]p}huE  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 F)G#\r  
K^ lVng  
[B[J%?NS  
<4Fd~  
 效率 kMA>)
\  
!8$}]uWP  
 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。 >
*MB_m2|  
NKRXY~zHh  
粗糙度参数： 7>'F=}6[Y
 
 最小特征尺寸：40nm 1 /`>Eh  
 总调制高度：200nm G+}LLm.wX  
 高度轮廓 f W )  
h;6@-\6  
pP#?|  
?g&]*zc^\  
 效率 gM8eO-d  
m:t$&  
$lQi0*
s  
<KpQu%2(  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 DuWP)#kg  
{D@y-K5  
C"}x=cK  
粗糙度参数： ) E\pQ5&  
 最小特征尺寸：40nm TsD >m  
 全高度调制：400nm ^$(|(N[;   
 高度轮廓 km^AX:r1  
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LG  
(R,eWWF8~  
 效率 MG6Tk(3S  
=P!Vi6[gF~  
,ZSuo4  
1;h>^NOq  
p4[W@JV  
 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。 >dM
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UpN@  
P/_XDP./U  
7. 总结 H`
P )  
 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)。 5IepVS(>?v  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 9T]]TEv4  
 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。 TcC=_je460  
 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。 {*2A
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经典，学下。。。，，