[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。 ;K\2/"$QD  
_-y1>{]H  
1. 建模任务 ]#f%Dku.m  
/-FV1G,h  
;hDk gp  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。
;X<Ez5v3  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 S!u8JG1  
__9FQ{Ra  
2. 建模任务：正弦光栅 x6R M)rr  
e`g+Jf`AT  
x-z方向(截面视图) ?j/FYi  
qA!p7"m|  
g&y (-  
光栅参数： N? Jy  
 周期：0.908um 2kVZlt'y  
 高度：1.15um
"JSIn"/  
(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) v[ML=pL  
uOzoE_i
 
3. 建模任务 Qf^c}!I  
p%mHxYP  
p=nbsS~":  
K:'^f? P  
k5aB|xo  
 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。 O$6&4p*F.  
\OkZ\!<hg  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Gl'G;F$Y-  
/_m)D;!y  
yYJ_;Va  
* rlVE  
4. 光滑结构的分析 *z69ti/ t  
$?W2'Xm!V  
:5&D6  
?}8r h%  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 `OMX
9i  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% Ny7*MZ-  
/Z?o%/bw:  
=U*D.p*%f  
vc"!3x-G*  
5. 增加一个粗糙表面 kqih`E9P7B  
``jNj1t{}  
vwu/33  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 HBe*wkPd  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 xSD*e 0  
asYk#;z\"  
i,ZEUdd*_  
uFSU|SDd.  
}#D=Rf?2\P  
>R]M:Wx  
082iEG  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 {DP9^hg  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Ga02Zk  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 k)7i^1U  
1Zc=QJw@  
7P3pjgh  
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6. 对衍射级次效率的影响 7uc\AhOk6  
kll!tT-N-  
QG?!XWz  
粗糙度参数： -(?/95 Y  
 最小特征尺寸：20nm 9pnOAM}  
 总的调制高度：200nm *nU5PSs  
 高度轮廓 })^eaLBR4  
%]I#]jR  
&6OY^6<  
:a/rwZ[r  
QGfwvFm  
 效率 VnW6$W?g  
<}[ !k<  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 I[|Y 2i  
|OCiq|#  
+Xw%X3o)  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm r]cq|Nv8:  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 
b 3Q6-  
k@lJ8(i^qU  
D%o(HS\E  
G3TS?u8Q  
 效率 u]
NsCHKlT  
I"czo9Yspd  
 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。 -y!Dg6A  
KDEyVYO:  
粗糙度参数： dj(&"P  
 最小特征尺寸：40nm u~uz=Yse  
 总调制高度：200nm ]*| hd/j  
 高度轮廓 {2:baoG-  
M5:.\0_  
n+sv2Wv:  
eG(YORkR  
 效率 Sc{&h8KMTb  
Hb*Z_s  
uxL+oP0  
Uzvd*>mv  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 zNo,PERG  
fpQFNV  
5fk A?Ecqq  
粗糙度参数： ! N2uJ?t  
 最小特征尺寸：40nm aB~k8]q.  
 全高度调制：400nm ,YM=?No  
 高度轮廓 gWU#NRRc  
0(+<uo~6p1  
}Y!V3s1bm  
 效率
Awfd0L;9  
%52e^,//  
A nl1+  
[/hoNCH!  
PH%t#a!j3/  
 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。 }\<=B%{  
19GF%+L ,  
7. 总结 hb*Y-$Zp  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 :a&M]+!  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 >b\|%=(x!*  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 E7h@Y~bNhW  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 c}OveR$'&  

经典，学下。。。，，