[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。 ##+f/Fxym  
^@4$O|3Wh'  
1. 建模任务 4)DI0b"  
Cb1fTl%  
JDI1l_Ga  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 $3BH82  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 2H]~X9,z2  
mDG=h6y"V  
2. 建模任务：正弦光栅 CkHifmc(u-  
0o>l+c  
x-z方向(截面视图) c:@lR/oe"  
F.DR
Gi.i  
U.kTd
NSp  
光栅参数： v!~;QO  
 周期：0.908um 5>nbA8  
 高度：1.15um 7R{(\s\9:  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) VOa7qnh4:[  
(9A`[TRwi  
3. 建模任务 n;w&}g  
v<Ozr:lL  
;LhNz()b  
+J+[fbqX  
o=}vK[0u  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 f-'$tM
s  
+
Y9n@`  
 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。 !ot$Q  
FZi'#(y  
`+c8
;p'q  
Z4ZR]eD  
4. 光滑结构的分析 #n5DK{e  
sZ7RiH+I  
4Up3x+bg  
/5s,< 0Kz  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 "+BNas^rF  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% D$vP&7pOr4  
yJMHm8OB7  
}vof| (Yh  
1f/8XxTB  
5. 增加一个粗糙表面 2\'5LL3  
NA<6s]Cs.  
jwW6m@+  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 nWzGb2Y  
 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。 'y<<ce*  
{-'S#04  
~|!f6=  
% QKlvmI"  
efnj5|JSV  
I~f8+DE)  
n@e[5f9?x  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 E~| XY9U36  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 q*36/I  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Fu/{*4  
M%#H>X\/  
-y1t;yU.L  
a#NP69  
6. 对衍射级次效率的影响 i(p
evu  
OD~TWT_  
/U1 jCLR'  
粗糙度参数： &qP@WFl  
 最小特征尺寸：20nm *K}j>A  
 总的调制高度：200nm \@eC^D2  
 高度轮廓 y9@DlK  
%J 'RO
 
$S(q;Y  
Ts~)0  
VJ'bS9/T  
 效率 G1`H H&  
Pp9nilb_(  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Pqc+pE  
4[$D3,A  
}F
;Nh7?  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm iI.d8}A  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 G._E9  
9"RGf 1]  
?xgrr7  
MGGc  
 效率 61}hB>TT:  
|x ~<Dc>0*  
 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。 5 Y|
(i1  
1}$GVb%i  
粗糙度参数： 4qc0QA%  
 最小特征尺寸：40nm *G,'V,?  
 总调制高度：200nm k.dQ;v}  
 高度轮廓 |##rs  
HcKZmL.wp  
6'^Gh B  
"~uo4n~H  
 效率
^^{gn3xJ  
)U':NV2  
>dTJ  
nLfITr|5  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 nYv`{0S+m  
VIi/=mO]  
N+[ |"v  
粗糙度参数： o3oA
k10  
 最小特征尺寸：40nm L
9FijF7  
 全高度调制：400nm !_|rVg.  
 高度轮廓 fcC?1M[BP~  
\1p_6U7  
52L* :|b  
 效率 1 =cFV'  
p
SLv1d"9{  
Q.N, Q`P  
yye(^  
:<}.3Q?&  
 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。 `PY>p!E  
L< gp "e  
7. 总结 NSPa3NE  
 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)。 xzRs;AXOp  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 W97%12J3  
 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。 )L%i"=<Bdy  
 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。 hjgxCSp  

经典，学下。。。，，