[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。 ;CLR{t(N#V  
lF)0aDk'h  
1. 建模任务 "[FCQ  
1{= E?  
?<-wHj)  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 2K5}3<KD/  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 %{7$\|;J'  
-t;?P2  
2. 建模任务：正弦光栅 ,P;8 }yQ  
GZ;Z  
x-z方向(截面视图) ~oEXM?M  
^[k6]
1h  
*'kC8ZR5  
光栅参数： ?+5" %4o  
 周期：0.908um bEBZ!ghU  
 高度：1.15um `[w}hFl~q  
(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}5'v^"6,  
H57jBD  
3. 建模任务 X`8Y[Vb3}  
FjK Ke7  
c%o5E%  
_Y}^%eFw  
WBIQ%XB'  
 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。 5%vP~vy_}  
O~7p^i}  
 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。 ! hOOpZf7  
(gs`=H*d;  
0Og/47dO.2  
{X{01j};8  
4. 光滑结构的分析 NB~*sP-l&  
s?1-$|*  
+]aD^N9['  
4nX'a*'D~}  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Vs2v j  
 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% pO-)x:Wg  
!XG/,)A  
BV_a-\Sa=  
r;@:S~  
5. 增加一个粗糙表面 @U7U?.p  
?STI8AdO  
N^@%qU
vT]  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 L%=BCmMx  
 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。 IJL^dXCu  
4AG&z,[  
5d!z<{`  
v=8~ZDY  
z.Ve#~\  
+4p2KYO  
?Mgt5by
 
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 F~11 _  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 RQ_#rYmT  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 A `H]q5d  
1{Sx V  
@Reh?]# v  
EHE6-^F  
6. 对衍射级次效率的影响 GtGyY0  
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<#J<QYF&2  
粗糙度参数： 'h+4zvI"8  
 最小特征尺寸：20nm `rRg(fCN!M  
 总的调制高度：200nm d3\l9R
{}  
 高度轮廓 .WPuQZ!  
dzk?Zg  
's%ct}y\J  
dnhpWVhn  
d<^6hF  
 效率 )gm\e?^
 
LXOF
{FG  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ZS 7)(j$.  
rUJSzLy  
~>wq;T:=  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm $;g%S0:3)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 !'UsC6Y4  
0v,`P4_k  
)l/C_WEK  
[s& y_[S  
 效率 U7Sl@-#|  
.(.G`aKnF  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 22H=!.DJ  
".7
KEnx  
粗糙度参数： o::ymAj  
 最小特征尺寸：40nm iJ~iJ'vf  
 总调制高度：200nm B3i=pcef  
 高度轮廓 I "+|cFq.  
n ;$}pg~  
S@rsQ@PA  
Ij,?G*  
 效率 5w-G]b  
7dL=E"WL  
trNK9@wT)  
I n%yMH8  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 IBsO  
> & lg  
P+h<{%:*  
粗糙度参数： aABE= 9Y  
 最小特征尺寸：40nm
Q(eQZx{  
 全高度调制：400nm ~O3uje_  
 高度轮廓 9\;/-0P  
5=;I|l,  
f0s<Y  
 效率 K,T]Fuy  
d3q/mg5a  
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zF
  
Q
Rc=-Wu_(  
;|e 0{Jrz  
 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。 mf_9O  
)6S}O* 1  
7. 总结 F[qIfh4  
 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)。 ^bg
m0,M
 
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 GA@Q:n8UuR  
 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。 7m)ykq:?  
 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。 '%/u103{e  

经典，学下。。。，，