[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。 PtgUo,P  
yv3myaS  
1. 建模任务 ?rBj{]=  
AZl=w`;/O%  
7%7_i%6wP  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 >5^Z'!Z"  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 &OI=rvDmo  
z[t$[Qg
 
2. 建模任务：正弦光栅 4D58cR}  
Kq{s^G  
x-z方向(截面视图) {+C>^b  
7ZZSAI  
O)9T|, U  
光栅参数： 5j]}/Aq  
 周期：0.908um a S<JsB  
 高度：1.15um Z]SCIU @+  
(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) HwU \[f  
;7m>40W  
3. 建模任务 &q":o 'q  
#G*z{BRQ  
gVG :z_6  
; $y.+5 q  
$ng\qJ"HF  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 up:e0di{  
K] Eq"3  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 )3..7ht3^5  
tkuN$Jl  
a?JU(  
ie$=3nZJ}  
4. 光滑结构的分析 l>qCT  
cOUO_xp(  
{.!:T+'Xi\  

.5dZaI)  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ,Y`C7Px  
 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% ^2mXXAQf7^  
,/d-o;W  
<|2_1[,sl  
"V9!srIC  
5. 增加一个粗糙表面 ]AHUo;(f%  
pnqjATGU  
2}}~\C}o+  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 LG,RF:
 
 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。 jM7}LV1Ck  
DG:=E/@  
y!v$5wi  
g:2/!tujL  
Aga7X@fV(  
_aDx('  
~Yr.0i.W  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 0c3G_I=  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Jx{,x-I  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 2XI%4  
)E4COw+  
+pFz&)?  
r},|kb  
6. 对衍射级次效率的影响 2#E;5UYu  
+QHhAA$  
]7VK&YfN  
粗糙度参数： Mq7|37(N[  
 最小特征尺寸：20nm P0z "Eq0S  
 总的调制高度：200nm P{qn@:  
 高度轮廓 &c\8`# 6  
KGI]W|T  
tP:xx2N_  
Awr]@%I  
#15q`w  
 效率 'PO1{&M  
lO) B/N&  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 3$kZu  
S`l CynGH  
/z'j:~`E
  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 
keWgbj  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 *Zc-&Dk:Ir  
1u`Z?S(  
Fj&vWj`*  
un/eS-IIh  
 效率 H{}6`;W  
HwGtLeB"  
 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。 jG^~{7#  
#/ 4Wcz<  
粗糙度参数： zCQv:.0L  
 最小特征尺寸：40nm Zg'[.wov  
 总调制高度：200nm %kUJ:lg;d  
 高度轮廓 \GWq0z&  
S_QDYnF)`  
6S&#8l  
D{4 Y:O&J  
 效率 z7K?rgH  
Qz<-xe`o8]  
^ID%pd  
YW'Y=*  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 lu{}j4  
AH} nTm  
EtL=_D-  
粗糙度参数： >2|#b  
 最小特征尺寸：40nm &B.r&K&  
 全高度调制：400nm )N=wJN1  
 高度轮廓 *\`C!r
 
%z.G3\s0  
dqe_&C@*O  
 效率 ,S8Vfb &  
c]LH.  
ZHBwoC#5}  
f*I5m=  
J\%:jg( m  
 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。 z6!
X+`&  
OYzJE@r^  
7. 总结 A1@-;/H3  
 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)。 z=xHk|+'  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 @Yg7F>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。 \x+DEy'4;5  
 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。 b'&pJ1]]}  
gPfaiVY