[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。 9\yGv  
J[Ckz]  
1. 建模任务 (P(=6-0  
L5+X&  
U8f!yXF'  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 [#+yL  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ,F&TSzH[@v  
.f1  
2. 建模任务：正弦光栅 }6Ut7J]a|  
=H<I` J'  
x-z方向(截面视图) {P'_s]B)  
xiWP^dIF  
2sezZeMV  
光栅参数： HDmjt+3&n  
 周期：0.908um 3YKJN4  
 高度：1.15um pUGFQ."\  
(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) LB(I^  
J^!2F}:  
3. 建模任务 )[t zAaP7  
SG5GJCkc  
 U(d K  
n!Dr:$  
{D6p?TL+  
 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。 :\!D 6\o6  
fwkklg^  
 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。 Aof)WKo  
3/aK#TjK  
mJ_5Vt=  
qjcPJ  
4. 光滑结构的分析 ;\N)RZ  
wjq;9%eXk  
[~aRA'qJ{V  
mp!S<m  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 S'%|40U  
 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% |41NRGgY  
C`J>Gm  
6#J>b[Q  
YaBZ#$r  
5. 增加一个粗糙表面 ?Iin/<y  
1Fg*--8[r  
F@%`(/^TA  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 '3p7ee&  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 q&DM*!Jq  
vvTQ!Aa  
B~CdY}UTsj  
Lhts4D/V7  
[%uj+?}6O  
~E8
L,h~  
hfJeVT-/v  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 8t)?$j$  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 >=6 j:  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 } SNZl`>  
!y$:}W?_  
nF)b4`Nd  
|zkZF|-  
6. 对衍射级次效率的影响 up@I,9C/  
/q^\g4J  
u_Wftb?9  
粗糙度参数： *el~sor;S  
 最小特征尺寸：20nm t@;r~Sb  
 总的调制高度：200nm 0Ym_l?]m[  
 高度轮廓 ;
4'pucq5/  
m]?C @ina  
W"v"mjYud  
Hrg~<-.La  
}eK.\_t=  
 效率 xU!eT'Y  
mm:g9j  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 TPF5?  
Xl %ax!/  
qRcY(mb  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm !qe:M]C'l  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 BY5ODc$  
~-tKMc).X  
,+>JQ82  
69?wZfj'  
 效率 ;
{Nc9d  
(MGYX_rD  
 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。 KCl85Wi'  
0@tN3u?dx  
粗糙度参数： 0,]m.)ws  
 最小特征尺寸：40nm T^DJ/uhd  
 总调制高度：200nm XQPlhpcv  
 高度轮廓 <}Hs@`jS  
wj2z?0}o  
0a}a  
#8/pYQ;  
 效率 l<)k`lrMX4  
-(lCM/h  
vACJE  
+pY--5t  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 $4:Se#nl  
sKwUY{u\M  
$1uT`>%  
粗糙度参数： ZZ324UuATX  
 最小特征尺寸：40nm sW&5Mu-  
 全高度调制：400nm B2^*Sr[  
 高度轮廓 #GuN.`__n,  
@h,3"2W{Ev  
[T(`+ #f  
 效率 80%L!x|  
P
47x-;  
>/+R~ n  
isU4D  
NHQi_U  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 ez14f$cJ+  
85_Qb2<'r  
7. 总结 dT7!+)s5-  
 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)。 [.'9Sw  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 rlQ=rNrG&E  
 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。
KA? J:  
 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。 uqvS  
*t300`x