[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。 d4V 2[TX  
H!#5!m&  
1. 建模任务 k|fh\F+$  
k=FcPF"  
p>!1S  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 $Q#?`j  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 7Z VVR*n|  
"wF*O"WQo  
2. 建模任务：正弦光栅 ?'T"?b<  
)'w]YIv9  
x-z方向(截面视图) Re7{[*Q4  
]y$)%J^T  
7Y4%R`9H  
光栅参数： ^NcTWbs-T  
 周期：0.908um ?Z5$0-g'hU  
 高度：1.15um BzN/6VEw  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) <.: 5Vx(Aw  
KX]-ll  
3. 建模任务 69N1 mP  
b$IY2W<Ln  
u|(aS^H=q  
cPx66Dh&  
R%Kl&c  
 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。  <Wp`[S]r  
AX/=}G  
 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。 5L/Yi  
9 Wxq)  
>6n@\n  
3xc:Y> *`  
4. 光滑结构的分析 h]G6~TYI5  
!$g(&  
BF@m)w.v  
,"4X&>_f  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 r9U[-CX:"  
 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% eW<!^Aer  
A0'tCq]?0  
Ut0qrkqF  
W+fkWq7`Xx  
5. 增加一个粗糙表面 `K1PGibV  
D_L'x"  
$6qR/#74  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Cf8R2(-4  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 x`&P}4v0  
l%vhV&  
,58kjTM  
4jI*Y6Wkz  
]kU~#WT  
t/4/G']W  
.>cL/KaP  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 QZeb+r  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 m"ki*9]  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 iyHp$~,q?t  
`K ~>!d_  
s?z=q%-p  
G
!fE'B  
6. 对衍射级次效率的影响 `s]zk {x  
jw&}N6^G  
rSzXa4m(  
粗糙度参数： 6 I>xd  
 最小特征尺寸：20nm c9F[pfi(  
 总的调制高度：200nm e=NQY8?  
 高度轮廓 knj,[7uh  
+RKE|*y  
#gr+%=S'6C  
:D)&>{?  
JhhT7\h(  
 效率 jTxChR  
2v; 7ohK  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 hwb(W?*  
Aghj)V  
B3k],k  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm _S7M5{U_  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 js$a^6
 
?5+KHG*)  
A0 w `o  
a(QZZq};S  
 效率 y{},{~FA"  
Bo\dt@0;  
 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。 <38@b ]+  
1*Fvx-U'  
粗糙度参数： mQ `r`DW  
 最小特征尺寸：40nm f4;8?  
 总调制高度：200nm .}u(&  
 高度轮廓 uL{~(?U$  
l+kg4
y
 
:{='TMJ7  
&_x/Dzu!z  
 效率 &JQ@(w  
7)8}8tY^{  
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 `:  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 >Ti2E+}[M  
(6y3"cbe  
B*?PB]  
粗糙度参数： cg5{o|x  
 最小特征尺寸：40nm WHk/mAI-s  
 全高度调制：400nm aI#n+PW  
 高度轮廓 gBS#Z.  
QKkr~?sTO  
zi&d  
 效率 4E(5Ccb  
<;Z3 5{  
NKh{iSLm  
NS~knR\&  

"4AQpD  
 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。 n^)9QQ  
Oydmq,sVe(  
7. 总结 beR)8sC3q  
 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)。 (`Mz.VN  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ?a9k5@s  
 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。 pREYAZh  
 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。 BT#g?=n#`  
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