[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。 ps{4_V-3u  
/whaY4__O\  
1. 建模任务 ~~/
,2^  
[inlxJD  
juHL$SGC  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 m# {'9 |  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 g"P%sA/E+  
M|DMoi8x  
2. 建模任务：正弦光栅 Sb`[+i'`  
s/"bH3Ob9v  
x-z方向(截面视图) Y7t#)?  
Ugri _  
=<n ]T;  
光栅参数： ]\M{Abqd{  
 周期：0.908um ZsP^<  
 高度：1.15um Cf[tNq  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) q}@L"a`  
GY$Rkg6d  
3. 建模任务 V"#0\|]m  
w0BphK[  
0>|q[SC  
c-$r
B_t+  
=0cTct6\  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 *?m)VvR>|  
#kW=|8X  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 JG!B3^qB  
%ztZ#h~g  
R{@saa5I(>  
7:UeE~uB:  
4. 光滑结构的分析  y<Koc>8  
#*.!J zOg  
jW:7PS  
Cv,WG]E7(  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 iE'_x$i  
 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% 2y!n c%  
rp@:i _]  
v<1@"9EH  
)U\i7[k>  
5. 增加一个粗糙表面 oKn$g[,SJh  
MRpMmu  
@D9O<x  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Al yJ!f"Y  
 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。 pf8'xdExH)  
L2VwW  
vU>^  
\n_7+[=E  
%j&vV>2  
*ra)u-  
$1])>m_ct  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ?\\wLZ  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 2U./ Yfk\  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Mq91HmC(@  
^2'Y=g>  
=CQfs6np:N  
2c Xae  
6. 对衍射级次效率的影响 gvc@q`_]  
P`Zon  
8#QT[H 4F  
粗糙度参数： ':4ny]F  
 最小特征尺寸：20nm 2VV>?s  
 总的调制高度：200nm E]#;K-j  
 高度轮廓 ]G["TX,  
v/ry" W  
K\-N'M!Z  
]>~.U~  
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==c  
 效率 f,ro1Nke  
1:eWZ]B5"  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 j}Tv/O,f  
z_'^=9m  
Oem1=QpaC  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm AON |b\?  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 }d5]N  
qK'mF#n0#  
%/2 ` u  
Ow-ejo  
 效率 f?Ex$gnI  
VY/r2o#  
 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。 ,q*
|R 
O  
(U5XB [r_P  
粗糙度参数： }'<Z&NW6  
 最小特征尺寸：40nm $idToOkw  
 总调制高度：200nm 3+>R%TX6i<  
 高度轮廓 bN?*p($/  
!wAnsK  
igOX0  
9ZOQNN<ex  
 效率 B)/&xQu  
-~.+3rcZ]  
gB#!g@  
G,A?yM'Vw  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 e[k\VYj[  
]oix))'n  
GGHMpQ   
粗糙度参数： + o< 7*  
 最小特征尺寸：40nm .dzw5R&  
 全高度调制：400nm
tqA-X[^  
 高度轮廓 fwtsr>SV  
|vi=h2*  
heF'7ezv#  
 效率 }Bh\N5G%  
VIWH~UR)&!  
CEk[&39"  
#d8]cm=  
34k(:]56|  
 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。 mC]Krnx  
PJb/tKC  
7. 总结 v'L"sgW6I  
 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)。 SFWS<H(IN  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 AJ 0Bb7  
 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。 pC4uar  
 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。 #~*v*F~3  

经典，学下。。。，，