[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。 J>p6')Y6~  
Z2D^]  
1. 建模任务 4Bz:n  
z6;6 o!ej  
~l"]J'jF"H  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ![9umsx  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 =`Lci1#pu}  
'j(F=9)  
2. 建模任务：正弦光栅 %+HZ4M+hV  
3 G_0DS  
x-z方向(截面视图) aGq1YOD[$  
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Bw25+l Px  
光栅参数： Tqj:C8K{  
 周期：0.908um 4Be'w`Q {  
 高度：1.15um u4vyj#V  
(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) szC<ht?z  
H?_>wQj&  
3. 建模任务 K26`wt  
8(ej]9RObU  
iR]K!j2  
K$/&C:,Q  
 jH>`:  
 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。 TP{2q51yM  
O QGKH6q  
 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。 -+{<a!N
b  
???`BF[|  
,9Si3vn  
c8Je&y8  
4. 光滑结构的分析 %8{nuq+c  
"."ow|  
h0a|R4J  
F<TIZ^gFP  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ~sT1J|  
 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% J"~!jrzBh(  
5yk#(i7C  
ez<V  
%%FzBbWAO  
5. 增加一个粗糙表面 gy>B 5ie  
oju,2kpH7#  
55Y
a(E  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 =}zSj64
  
 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。 50""n7I<%  
ir|c<~_=  
e2^TQv2(=e  
nO+R>8,Q  
Kf
1NMin7  
,49Z/P  
{$g3R@f^~  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 /mXxj93UA  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 '^)}"sZ@G  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 >#VNA^+t  
m~0Kos%^*b  
1xI  
R*/s#*gmL  
6. 对衍射级次效率的影响 Z@
(KZ|  
EpH_v`  
3$wK*xK  
粗糙度参数： RdBIbm  
 最小特征尺寸：20nm |j~l%d*<w  
 总的调制高度：200nm YPW UncV  
 高度轮廓 ?4^ 0xGyE  
aW-6$=W  
m!5Edo-;<  
E!_3?:[S_  
"VDMO^  
 效率 u'nQC*iJb  
yzT4D>1,  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 i
X[g  
.,20_<j%=  
k!Q{u2  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm @VPmr}p:{  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Q(36RX%@  
Wy%FF\D.Y  
h+ud[atk.  
/3&MUB*z&y  
 效率 |{v#'";O:
 
|kP utB  
 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。 VD<z]@
  
T+^c=[W  
粗糙度参数： bf|ePGW?  
 最小特征尺寸：40nm NBHpM}1xtU  
 总调制高度：200nm v2_` iwE  
 高度轮廓 hJsP;y:@Lm  
^=5x1<a9$  
^qnmKA>"F  
YZ`SF"Bd(  
 效率 GC:q6}  
$xWUzg1<U  
vd)zvI  
\5 rJ  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 k/D{&(F ~  
`CI_zc=jx  
=J4|"z:  
粗糙度参数： le]~Cy0  
 最小特征尺寸：40nm SiUu**zC  
 全高度调制：400nm [}]yJ+)  
 高度轮廓 1)MDnODJ  
ZP5 !O[Ut  
uZZRFioX|  
 效率 9v[V"m`M  
=MMd&  
A&bj l[s  
9 @xl{S-  
Q2D!Agq=D  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 HC/z3b;  
|/vJ+aKq  
7. 总结 E^zfI9R  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 naW!b&:  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 y?3.W  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 //_H_ue$  
 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。 "X8jpg  
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