[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。 nJ2l$J<  
,9W0fm\t  
1. 建模任务 t(}&<<1Bz  
E7*1QR{Q  
eaF5S'k 4$  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 j7"E0Wc^o_  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 EcwHO  
|bd5a
RS9  
2. 建模任务：正弦光栅 ?]5wX2G^|J  
^Ko0zz|R/  
x-z方向(截面视图) -Ca.:zX  
|vEfE{  
E 8,53$  
光栅参数： _^&oNm1  
 周期：0.908um I`5MAvP  
 高度：1.15um i<=@7W  
(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) fI"`[cA"]  
qn4Dm ^  
3. 建模任务 <_42h|-  
/dWuHS  
r2U2pAy#  
-AcQ_dS  
)[qY|yu  
 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。 t'[vN~I'  
/B}]{bcp$  
 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。 C'zMOR6c  
N#ex2c  
z!RA=]3h  
,[cWG)-  
4. 光滑结构的分析 FIG5]u  
45ct*w  
BAzqdG  
k^ZUOWmU|  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。  uiiA)j*!  
 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% yChC&kX Z+  
kMwt&6wS  
urtcSq&H'  
'# (lq5 c  
5. 增加一个粗糙表面 TxxW/f9D  
^z)lEO  
;#f%vs>Y7i  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 egP3q5~  
 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。 n,V`Y'v)  
O`@$YXuD  
XP{ nf9&  
z{ymVd0#  
4tq>Lx^5U  
]FFU,me2  
ef53~x  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 KP:O]520  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 M{nz~W80  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 -$T5@  
&4{%3w_/  
KJ(zLwQ:  
ef,6>xv  
6. 对衍射级次效率的影响 Z;%qpsq  
ngdVRJL  
=}Cb?C[;  
粗糙度参数： RNi&OG(  
 最小特征尺寸：20nm 59EAqz[:  
 总的调制高度：200nm RmzK?muk  
 高度轮廓 '{7A1yJnY%  
xRaYm  
uO":\<1#  
]v9<^!  
Zr$PSp}  
 效率 -Mv`|odY/  
+;*])N%q  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 "%}PVO!  
k+s<;{  
f$H"|Mbe  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm <-lz_  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 <BO|.(ys  
Wt4!XV  
xQmk2S` y  
Zj}DlNkVu  
 效率 qv,|7yw{  
kB~:HQf  
 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。 R'9TD=qEK  
#z5'5|3  
粗糙度参数： wS:323 !l$  
 最小特征尺寸：40nm n P69W  
 总调制高度：200nm H=wmN0s{<  
 高度轮廓 G=b`w;oL:  
mBnC]$<R  
%K%8 ~B  
\kg2pF[V  
 效率 pf2$%lE  
63k8j[$  
?.,cWKGQ}  
,:,c kul  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^ qE4:|e  
QU4
17EV'  
y2<g
96  
粗糙度参数： #G]s.by('  
 最小特征尺寸：40nm }"3L>%Q5  
 全高度调制：400nm jh=:QP/  
 高度轮廓 %n-LDn  
}7&;YAt  
^ S%4R'  
 效率 /,B"H@J  
bu$5gGWVf  
uQ&xoDCB  
!E$S&zVMQ  
['sIR+c%'O  
 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。 Bp4QHv9xqL  
`N|WCiBV.  
7. 总结 xXHz)w  
 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)。 al"1T-  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 JBg",2w |C  
 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。 MiR
MjQ2  
 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。 -@i2]o  
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