[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。 8{@0p"re@  
:`~;~g
W<  
1. 建模任务 WJp9io[GM  
umt*;U=  
8.S&J6  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 K'6dlwn).  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 E>t5/^c)*w  
!Nu ~4  
2. 建模任务：正弦光栅 RqV* O}Am  
osS?SuQTE  
x-z方向(截面视图) .DzFtc  
R/&Ev$:  
VM 3~W  
光栅参数： O_yk<  
 周期：0.908um KCE5Z?k  
 高度：1.15um Qy>n]->%  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) jF5Y-CX  
|yqL0x0\l  
3. 建模任务 {$,t^hd  
sp=;i8Y 3  
'&XL|_Iq  
\e89 >m  
0+\%os V  
 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。 ia'eV10  
UMcQqV+vT  
 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。 `Bw>0%.  
8zDLX,M-  
~N<zv({lG  
&:K!$W  
4. 光滑结构的分析 (!^i6z0Sp  
?X'm>R. @  
ZCP r`H  
/I`AwCx  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 =;hz,+  
 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% 4f)B@A-  
qL;OE.?oA  
Oz3JMZe  
3PmM+}j3  
5. 增加一个粗糙表面 `\}Ck1o  
re]e4lZ  
.uo9VL<  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 FX"j8i/N  
 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。 Bri yy  
u,E_Ezq  
~pv|  
)=~OP>7B  
O)bc8DyI  
16J"QUuG  
mE|?0mRA %  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
Z1 7=g@  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 thT2U8%T  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Mj9Mv<io  
3}Xf  
&xAwk-{W  
,QB]y|:  
6. 对衍射级次效率的影响 $(3mpQAg  
n<GTc{>Z  
<8 $fo  
粗糙度参数： `(2Y%L(r  
 最小特征尺寸：20nm (_9u<  
 总的调制高度：200nm | e?:Uq  
 高度轮廓 ,Y)7M3I  
3PLYC}Jq  
-nHt6AbqP  
>8v4fk IK  
UrME
L;@g  
 效率 nzcXL =^r3  
e&R?9z-*  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Oq`CKf  
Lrrc&;  
n'5LY9"  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm h4 X=d5qd  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 [C>>j;q%  
EE{]EW(  
QWncKE,O$  
^\(<s  
 效率 DN$[rCi7  
~x-"?K  
 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。 hw @)W  
d
-rqZn}  
粗糙度参数： TJO?BX_9  
 最小特征尺寸：40nm '{ $7Dbo  
 总调制高度：200nm 0xEr`]]U  
 高度轮廓 }wIF$v?M  
^oLMgz  
"hbCP4  
X21k7 Ls  
 效率 O>KrTK-A
V  
L2Vj2o"x?  
P9W!xvV`w  
K!<3|d  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 _;!$1lM[  
kgv29j?k;  
)w_hbU_Pb&  
粗糙度参数： ~VKuRli|m  
 最小特征尺寸：40nm |uIgZ|7[  
 全高度调制：400nm YXlaE=9bn  
 高度轮廓 L!c.1Rf_  
gj@>9  
l:.q1UV  
 效率 _kZ&t_]  
a !yBEpMo  
EJid@  
4;|@eN  
g9.y`o}c  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 Oj F]K,$  
J?$`Tnx^  
7. 总结 ul&}'jBr  
 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)。 W%-`  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 qy( kb(J  
 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。 ) >H11o{&  
 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。 }v`Z.?|Z  

经典，学下。。。，，