[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。 `7|v  
>g6:{-b^a  
1. 建模任务 P
Z;O pp  
9oY%v7  
0BIH.ZV#  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Qp${/  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 mi3yiR  
pUr.<yc&u  
2. 建模任务：正弦光栅 Z%MP:@z  
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x-z方向(截面视图) A=|&N%lP'  
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mg*[,_3q33  
光栅参数： Xi1/wbC  
 周期：0.908um ;e_n7>'#%  
 高度：1.15um BxO8oKe  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) !B(6  
pNI=HHx  
3. 建模任务 m>?OjA!  
50Co/-)j  
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Dw?nf  
4r5?C;g  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 uJm9h
(xq  
;2-,Xzz8  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ; 7[
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Lt.a@\J'_  
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%<DXM`Y  
4. 光滑结构的分析 'q8T*|/  
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k/?5Fs!#  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 |[;9$V
n  
 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% m@R!
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KEHf!  
kqYWa`eE  
5. 增加一个粗糙表面 ,8nu%zcVn  
$a>,sL&;  
'kf]l=i[n  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 bf|s=,D  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 YD_hg#=n  
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@9lV~,,U  
d _)5Ks}  
bfcQ(m5  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 UKV0xl  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 }W^%5o87{  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 r==d^  
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jYDpJ##Zb  
uF,F<%d  
6. 对衍射级次效率的影响 Cw6\'p%l-\  
(7Su{tq  
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粗糙度参数： )E9[=4+*C$  
 最小特征尺寸：20nm IAy
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 总的调制高度：200nm NULew]:5  
 高度轮廓 [g)HoR=&  
uCkXzb9_z  
c8z6-6`i0  
jW]Q-  
uoJ@Jt'j  
 效率 EzII!0 F  
2{U5*\FhVX  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 YV%y KD  
To/6=$wto  
i~Qnw-^B  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm K HyVI6N[  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 t@X{qm:%Z  
'=AqC,\#  
[0bp1S~  
hMCf| e.UY  
 效率 #,[z}fq  
2CMWJi  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 @\U;?N~k  
g3|k-  
粗糙度参数： hKVb#|$  
 最小特征尺寸：40nm D`'h8:\  
 总调制高度：200nm 4V<.:.k  
 高度轮廓 KzZfpdI92  
ECsb?n7e  
.TeGA;  
-!lSk?l  
 效率 &8;Fi2}(L  
Aflf]G1  
:jy}V'bn$  
qXprD.; }  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 <S^Hy&MD>  
wG&Z7C
b  
rR4?*90vjj  
粗糙度参数： w7E#mdW  
 最小特征尺寸：40nm ZcHd.1fXh  
 全高度调制：400nm *V_b/Vt  
 高度轮廓 ~Qd|.T  
Sim$:5
P  
y1h3Ch>Y  
 效率 %J+ w9Z  
bN&DotG  
a$EudD#+  
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E#A}2|7,g  
 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。 FzOlM-)m   
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9rO]  
7. 总结 g7w#;E  
 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)。 .zy2_3:  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 N3V4Mpf  
 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。 )+"(7U<  
 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。 LWxP}? =  

经典，学下。。。，，