[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。 bV"0}|A~K  
b@7 ItzD  
1. 建模任务 6|zA,-=  
_jtBU  
9]Y@eRI<  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 -
kJ`gdS  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 wDsEx!\#  
`0L!F"W  
2. 建模任务：正弦光栅 ,QK>e;:Be  
n7S[ F3  
x-z方向(截面视图) P^ a$?  

H)
5]K9D  
WPPmh~:  
光栅参数： Eq|_>f@@8  
 周期：0.908um z2r{AQ.&  
 高度：1.15um t({:TQ  
(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) :5ji.g* 0  
N(D_*% 96  
3. 建模任务 W<~(ieu:K~  
$ED<:[3N  
+Ta7b)  
wqw$6"~  
-Z @cj  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 "]sr4Jg=  
=!Ok079{[  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 n#4Ra+dD  
BsxQW`>^y  
*r%=p/oQ}B  
(|S e+Y#e,  
4. 光滑结构的分析 'E6)6N  
E}~GXG  
^)X^Pcx  
0
%v p'v  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 <CeDIX t  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 4/$]wK`  
QH+Oi&xH  
9Czc$fSSt  
cd\0  
5. 增加一个粗糙表面 oM J5;  
/']Gnt G.  
wL~ dZ!,J  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 w!h!%r  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 zg[ksny  
pVLfZ?78  
EyozhIV  
{eS!cZJ  
f.Jz]WXw,  
rqifjsv  
\T>f+0=4  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 !YCYmxw#  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 XBCz\f  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Y*J,9  
YYN=`ST  
dKhDO`.s  
H~fZA)W 4Y  
6. 对衍射级次效率的影响 ]^R;3kU4Q  
}]kzj0m  
;4%^4<+3  
粗糙度参数： *joM[ML` 6  
 最小特征尺寸：20nm t-e:f0
iz  
 总的调制高度：200nm flnoK%wi  
 高度轮廓 RaKL KZn  
@32JMS<  
C}%g(YRhb  
X]
M)T  
a~WtW]  
 效率 hK3?m.>"g  
1:XT r  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 NJwcb=*  
Jk 0;<2j  
EX=Q(}9F<  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )FYz*:f>&  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 _=}Efy7  
)Yy`$`  
eE+zL~CE  
[P
datL2  
 效率 (ybKACx  
S!0<aFh  
 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。 {O[a+r.n  
,_D`0B6o  
粗糙度参数： [YLaRr  
 最小特征尺寸：40nm ,aU_bve  
 总调制高度：200nm zvL;.U  
 高度轮廓 ^/U-(4O05*  
b[%sKl
 
@/g%l1$`  
amK"Z<V F  
 效率 $~75/  
nZ0- Kb
 
i]JD::P_H  
Vr+X!DeY  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 r8
A  
nn5tOV}QE  
D37N*9}  
粗糙度参数： z1{kZk  
 最小特征尺寸：40nm 1kEXTs=,  
 全高度调制：400nm 4$oN
h)+/h  
 高度轮廓 |7LhE+E  
|#^wYZO1U  
`A_CLVE  
 效率 Kc$j<MRtv  
4V@raI-  
)"`(+Ku&c  
MqDz cB]  
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b.
?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。 }6*+>?  
G>&Tap>  
7. 总结 0K<y }  
 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)。 mnh>gl!l  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 >x]b"@Hkw  
 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。 3#<b!Yz  
 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。 hd0d gc  

经典，学下。。。，，