[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。 *w 21U!  
i+AUQ0Zbf6  
1. 建模任务 sVoR?peQ  
%MuaW(I o  
s##Ay{  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 (}0S1)7t  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 w\DspF  
7TdQRB  
2. 建模任务：正弦光栅 Ff)@L-Y\K  
[<Jp#&u6sb  
x-z方向(截面视图) k<Oy%+C  
R&!]Rl9hf  
UoRDeYQ`E  
光栅参数： [R\=M'  
 周期：0.908um pK"&QPv  
 高度：1.15um 8KKz5\kn7  
(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) f9F2U )  
X<FOn7qf  
3. 建模任务 DZP*x  
* gHCy4u{  
l/F!Bq[*g  
QQ~23TlA  
;NG1{]|Z  
 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。 OQ
c{ V  
J{!'f| J  
 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。 cD8Ea(  
6Pijvx^0  
#%WCL'6B  
g? I!OG  
4. 光滑结构的分析 ^Po,(iIn  
b-uZ"Kf^  
0@v
2*\D#  
8~qlLa>jc  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 -xTKdm D  
 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% WP!il(Gr  
ki4Xp'IK  
dFMAh&:>  
^Rk^XQCh  
5. 增加一个粗糙表面 [%?hC
c  
Pv[ykrm/  
_j>L4bT  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 g41<8^(  
 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。 }{t3SGsJ  
<b'1#Pd>0  
FR(QFt!g  
 RY9.n  
( mt*y]p?  
EO"6Dq(  
cTy'JT7  
 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#KF6)P  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 GqMB^Ad  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 18rp; l{  
yH+c#w  
wO89&XZ<  
jVs(
x  
6. 对衍射级次效率的影响 wE8]'o  
B/rzh? b  
#XfT1  
粗糙度参数： 1[px`%DR~  
 最小特征尺寸：20nm IG&B2*  
 总的调制高度：200nm 2=O))^8  
 高度轮廓 #:Xa'D+
 
<oQ6ZX  
wZ O@J|  
VH[l\I(h  
Gg}t-_M  
 效率 0a@c/XGBp  
,,7.=#  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Eh:yRJ_8  
1B(G]o_>!  
UL[uh@4  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm :|Upx4]Ec  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Pm~,Ky&Hl  
l-XnB   
-&$%|cyThQ  
$.;iu2iyo  
 效率 ]M uF
9={  
y&h~Oa?,;  
 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。 ~RAzFLt6x  
"7:u0p!  
粗糙度参数： mcCB7<. e  
 最小特征尺寸：40nm ?S8$5gA  
 总调制高度：200nm waBRQh  
 高度轮廓 4I z.fAw  
y>
4p~  
sFCf\y  
=#jTo|~u4o  
 效率 NWeV>;lh9  
@PKAz&0  
Zi ma^IL  
@kS|Jz$iY  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 OW?uZ<z  
x4@MO|C  
O0->sR  
粗糙度参数： d4Ixuux<3  
 最小特征尺寸：40nm B5D3_iX]  
 全高度调制：400nm 9GtLMpy  
 高度轮廓 SCqu,  
HhzkMJR8  
6V+V zDo  
 效率 2m|Eoc&M_  
{ 576+:*  
,nI_8r"M>  
Tq.MubaO  
P>>f{3e.  
 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。 !,I7 ?O  
^*HVP*   
7. 总结 U<K|jsFo  
 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)。 b
N]\K
/  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 g9M')8a n  
 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。 u<$S>  
 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。 A{G5Plrh  

经典，学下。。。，，