[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。 yDS4h(^  
x)VJFuqy  
1. 建模任务 nj4/#W  
c[e}w+uB  
']oQ]Yx0  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 J8D,ZfPN`d  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 .e5Mnd%$M  
&.ACd+Cd  
2. 建模任务：正弦光栅 %>s|j'{  
A)KZa
"EX  
x-z方向(截面视图) 8Xb
T`y  
B-ESFATc  
xLn%hxm?,  
光栅参数： 9>$p  
 周期：0.908um L rPkxmR  
 高度：1.15um B1Oq!k  
(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) O'~+_ykTl  
:H[6Lg\*  
3. 建模任务 Rva$IX^]  
t:c.LFrF  
U<-D(J
  
u
VU)d1N  
y_9Ds>p!T  
 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。 )CyS#j#=  
F<w/PMb  
 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!%CffF2  
3mni>*q7d  
h1(4Ic  
A(N4N  
4. 光滑结构的分析 (9h`3#  
)_NO4`ejs/  
BPHW}F]X  
E!AE4B1bd  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 -%dCw6aX+  
 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% u-C)v*#L  
xwty<?dRW1  
4`R(?  
TB^$1C  
5. 增加一个粗糙表面 {BHO/q3  
9g?(BI^z  
=rK+eG#,  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 [1KuzCcK}  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 v9UD%@tZ  
jA/w|\d!  
]+$?u&0?w  
ZAf7Tz\U  
K4);HJ|=  
E.>4C[O  
i 3SHg\~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)。 I2^8pTLh  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 3yXY.>'  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ei{eTp4HpV  
o8vug$=Z  
+'w3 =2Bo  
4'Zp-k?5`  
6. 对衍射级次效率的影响 dq[xwRU1  
Hq 188<  
e~':(/%|5;  
粗糙度参数： <d_!mKw  
 最小特征尺寸：20nm eR"<33{  
 总的调制高度：200nm V2G6Kw9gt  
 高度轮廓 I!?}jo3  
2 Vrw  
*WT`o>  
b%5f&N  
O7IJ%_A&  
 效率 NN`uI6=  

\'bzt"f$j  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 !0cD$^7  
O8.5}>gDn.  
*D3/@S$B  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm xZv#Es%#  
 总调制高度：400nm 高度轮廓
*=c1do%F  
:08,JL{  
nj53G67y  
I 2|Bg,e  
 效率 I.k *GW  
C73kJa  
 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。 Ez=Olbk  
UZsH9 o  
粗糙度参数： ^ovR7+V  
 最小特征尺寸：40nm ]P?vdgEM&  
 总调制高度：200nm xK\
d4"  
 高度轮廓 xUistwq  
iW /}#  
5o8EC" 0  
/~f'}]W  
 效率 <3hRyG@vB  
& 9 ?\b7  
/Mu@,)''  
.h4 \Y A  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 w G<yBI0  
#?9;uy<j.q  
*w&Y$8c(  
粗糙度参数： l2P=R)@{  
 最小特征尺寸：40nm C-[eaHJ'$  
 全高度调制：400nm 'y3!fN=h  
 高度轮廓 X(-4<B  
';=O 0)u  
<<R*2b  
 效率 7{I0s;R  
M1iS(x  
QW(Mz Hg  
8q}q{8  
W]
5w \  
 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。  O+Y6N  
h{HHLR  
7. 总结 <3C*Z"aQ>|  
 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)。 4u5-7[TZ  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 (c &mCJN  
 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。 tHwMX1 IG  
 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。 "mvt>X  

经典，学下。。。，，