[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。 2BoFyL*  
Js\-['`  
1. 建模任务 P0%N Q1bn  
{S5RK-ax  
LP^p~5Az  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 e[x?6He,$  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 >_;kTy,  
>I$B=  
2. 建模任务：正弦光栅 H$z>OS_6U  
{ 1+Cw?1d  
x-z方向(截面视图) LP.HS'M~u  
PD6MyW05%9  
<8u>_
o6  
光栅参数： WGH%92  
 周期：0.908um y;Qy"-)qb  
 高度：1.15um W|)GV0YM  
(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) @GN(]t&3  
<Z{vC  
3. 建模任务 ]i-P-9PA4  
VZ\O9lD  
B$cOssl  
F(#haJ$>  
_Zh2eXWdjM  
 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。 iI3v[S  
&MCy.(jN  
 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。 AXz-4,=xX  
QB!jLlg(  
yC0C`oC  
<^d!Vzr]  
4. 光滑结构的分析 hHcJN
 
Z}|TW~J=  
8]S,u:E:N  
x>}B#  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 d)N^PJ/  
 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!rY 6[t  
7$!yfMttu  
+`ai1-vw  
dVa!.q_3  
5. 增加一个粗糙表面 q[-|ZA bbr  
}K2 /&kZ  
w#oGX  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Sa L"!uAk  
 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。 e|yX QTlvL  
k!T|)\nc+  
?-pi,O~(p  
xdPcsox~  
<3b'm*  
grr'd+_e  
d^PD#&"g  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 1n_;kaY  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 "u_i[[y  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 1!vPc93 $$  
YydA6IK4  
o7.e'1@  
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6. 对衍射级次效率的影响 3?Lgtkb8  
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粗糙度参数： ]bm=LA  
 最小特征尺寸：20nm |XRI
meF'd  
 总的调制高度：200nm >)Ioo$B  
 高度轮廓 r088aUO P  
'TL2%T/)t  

yMb|I~k  
KF+mZB  
v9=}S\=Cd  
 效率 [& ^RP,N~  
Ea-bC:>  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 l;OYUq~F  
) V36t{  
t0q_>T-kt  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm [F+,YV%t  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 \@K
~L4>  
Di>rO038  
fxd0e;NAAh  
6g"C#&{@  
 效率 ?R|th Z  
PnA?+u2m  
 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。 >^=gDJ\a  
A?8\Y{FQ  
粗糙度参数： R(G\wqHUT3  
 最小特征尺寸：40nm eCWPhB6l  
 总调制高度：200nm g
\Ak;03n  
 高度轮廓 z<B CLP  
EiWd+v,QJQ  
]3ifdGk  
%D`o  
 效率 UX2lPgKdLz  
io
.]'">  
H=p`T+  
xr[Vp  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 1oty*c  
e"k/d<  
<^8*<;PaG  
粗糙度参数： F}36IM9/:  
 最小特征尺寸：40nm  @pFj9[N  
 全高度调制：400nm r8[T&z@_  
 高度轮廓 SJk>Jt=  
$i#?v  
8md*wEjk  
 效率 Y/fJQ6DY  
+&5'uAe  
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kV  
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19t{|w<  
 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。 =sgdkAYwP  
QM'X@  
7. 总结 X(Qu{HhI  
 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)。 eg<pa'Hw  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 vWjnI*6T#  
 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。 ,DQjDMjrf  
 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。 V'pqxjfd  
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