[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。 >b0}X)Z+U  
&CgD smJo#  
1. 建模任务 `KN{0<Ne  
PQ" Dl=,  
hE${eJQ| U  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 \Uiw: ,  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 $1YnQgpT  
S3
w? X  
2. 建模任务：正弦光栅 +}]xuYzo
 
qW*)]s)z  
x-z方向(截面视图) gueCP+a_  
pB`<4+"9  
Zr3KzY9  
光栅参数： ZC"p^~U_e[  
 周期：0.908um ~9=g"v  
 高度：1.15um 0:nyOx(;  
(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) Nsb13mlY  
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e  
3. 建模任务 L,$9)`j  
;IyQqP#,<  
p)`JVq,H/B  
G9;WO*  
:7gIm|2"]  
 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。 L fhd02  
5K0Isuu>>  
 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。 $P$OWp?b  
/1YqDK0  
I?gbu@o  
umY4tNe]$  
4. 光滑结构的分析 x(A.^Yz  
k# /_Zd  
?o2L  
z,vjY$t:/  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 BO^e.iB/  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% (c;$^xZK  
>5\rU[H>  
Re`= B  
ne%ckW?ks  
5. 增加一个粗糙表面 qSON3Iid  
x@yF|8  
I/c* ?  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Hly$ Wm  
 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。 ]O^!P,l)"  
W<t,Ivg  
(fC [Y  
:2La,  
f -bVcWI  
P:=3;d{v  
I%
|W O*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)。
}2}hH0R  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 h/d&P  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 J*.qiUAgW  
D+tn<\LF  
-YD6  
;L|%H/SH  
6. 对衍射级次效率的影响 zUeS7\(l  
N]gdS]pP2{  
dAR):ZKq?  
粗糙度参数： 2s~X  
 最小特征尺寸：20nm ^8DC W`V  
 总的调制高度：200nm 99vm7"5hQ  
 高度轮廓 bUt?VR}P(  
tT'+3  
!$P&`n]@  
dF"Sz4DY#  
~u3E+w  
 效率 jvA]EN6$;~  
mV6\gR[h  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ]h,XRDK  
X2~>Z^, U  
Ygr1 S(=  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm U
]O7RH  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Drz#D1-2  
sJ,:[  
i!9yN:m0  
a
8''t_Dp  
 效率 #7GbG\  
~]3y667  
 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?5mfMK  
,*Jm\u  
粗糙度参数： r!'\$(m E  
 最小特征尺寸：40nm x pT85D  
 总调制高度：200nm 1jpcoJ@s  
 高度轮廓 mJ
p)nF8r~  
YQLp#  
6p])2]N>p  
7EO/T,{a  
 效率 C[gy{40}  
g^/  
+Ccj@#M;  
Cwl#(;@  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 lOYzo  
f 0D9Mp  
l*rli[No  
粗糙度参数： dX?8@uzu  
 最小特征尺寸：40nm %i:Sf  
 全高度调制：400nm Z7lv|m&  
 高度轮廓 D<78Tm x  
l.Iov?e1S  
e4ym6q<6!  
 效率 >fNRwmi  
i{vM NI{  
gmd-$%"  
gP:
mZ7  
[9Q}e;T  
 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。 W{B)c?G]  
S2T~7-  
7. 总结 *EY^t=  
 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)。 )2~Iqzc4  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 }}y~\TB~}  
 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。 lu2"?y[2  
 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。 .Lbu[  

经典，学下。。。，，