[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。 `e7vSp  
6kR3[]:16v  
1. 建模任务 H0lW gJmi|  
4~oRcO8!Y  
kDQE*o  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。
%Y#W#G  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 1_9Ka V  
cR55,DR,#W  
2. 建模任务：正弦光栅 ~K|ha26W  
d%q&[<'jf  
x-z方向(截面视图) Lq6nmjL  
\>.[QQVI"l  
AhjCRYk+  
光栅参数： Ag(JSVY  
 周期：0.908um ;<0~^,Xm  
 高度：1.15um *N{k#d/  
(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) EUgKJ=jw  
$6r> Tc](  
3. 建模任务 YReI|{O$c  
|?f~T"|>  
^K~=2^sh  
?wIEXKI  
<+%y  
 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。 C\{hN  
n1R{[\ >1  
 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。 :y{@=E=XSC  
37tJ6R6[  
G(F=6L~;  
N0K <zxR  
4. 光滑结构的分析 [V;u7Z\r-  
Rf=-Q %  
-J]N &[  
SD:Bw0gzrI  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Y~#.otBL&  
 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% \qG` ts  
JV!F<  
l[WX77bp=  

L1@<7?@X  
5. 增加一个粗糙表面 (Nf!E[}Z  
Ck/w:i@>?  
@qA11C.hq  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 sVnp
O$  
 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。 k%N$eO$  
{irl}EeyC  
-"2
%+S{  
:F"NF
  
'auYmX  
K[9P{0hA  
x;STt3M~  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 K)n058PO  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 CX5>/  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 tjne[p  
ej(< Le\  
uSxldc  
~qA\u5sB9@  
6. 对衍射级次效率的影响 sbhUW>%.  
x IL]Y7HWM  
oHu7<r  
粗糙度参数： 4C;"4''L  
 最小特征尺寸：20nm @'J[T:e  
 总的调制高度：200nm =C^4nP-  
 高度轮廓 2jxh7\zE  
T{'oR .g,  
-Ji uq  
qUQP.4Z95  
vsB3n$2@u  
 效率 {q);1Nnf  
2aUE<@RU[  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Z?eedVV@  
B/JMH 1r  
Jb7^'P  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm W#x~x|(c  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 `n`HwDo;i  
@< 0c  
v/Xz.?a\jF  
7;sF0oB5e  
 效率 Te>m9Pav  
EPEn"{;U  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 e~6>8YO+7j  
lO1]P&@  
粗糙度参数： O<?.iF%  
 最小特征尺寸：40nm rGQ([e  
 总调制高度：200nm StLbX?d
6  
 高度轮廓 jhka;m  
YJZ`Clp?  
G8b`>@rZ  
gJOD+~  
 效率 u&o<>d
;)  
X;dUlSi  
~=$d>ZNQ  
(^)(#CxO  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 msZ3%L  
Z4T{CwD`D  
(+bt{Ma  
粗糙度参数： p$XvVzW#<  
 最小特征尺寸：40nm .DhB4v&  
 全高度调制：400nm ,Q+.kAh !G  
 高度轮廓 9u_D@A"aC`  
{"*gX&;~  
*
UdP1?Y  
 效率 !z+'mF?V+X  
mqQC`Aqx:  
[85tZr]  
R& HkWe  
,mE}#cyY  
 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。 U1=\ `)u;  
/t _QA  
7. 总结 L\t?^u  
 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)。 #8B4*gAM  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 >ti)m >f  
 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。 di~ [Ivw  
 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。 TmLfH d  

经典，学下。。。，，