[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。 xZV1k~C  
qpXWi &g  
1. 建模任务 Q?X>E3=U  
*&f$K1p  
_2N$LLbg  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Bm]8m=p  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Y/7 $1
k  
<^$<#Kd  
2. 建模任务：正弦光栅 H9CS*|q6r  
q/n,,!  
x-z方向(截面视图) @lvyDu6e  
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jRL<JZ1N  
光栅参数： R+CM`4CD  
 周期：0.908um nMJ#<'v^!2  
 高度：1.15um DY^;EZ!hb  
(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) w}=5ElB  
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3. 建模任务 ~s5SZK*  
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8Ac:_Zg  
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 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。 AnT3M.>ek  
_8E/)M  
 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。 e;(0(rI  
G.UI|r/Kz  
pa#IJ  
Hhh0T>gi  
4. 光滑结构的分析 z[;z>8|c  
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w`5xrqt@  
0L/n?bf  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 " W|%~h
 
 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% vuYSVI2=H  
V 0rZz  
y`=]T>X&x  
R47\Y  
5. 增加一个粗糙表面 L+q/){Dd(  
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Nal9M[]c  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 &Udb9  
 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。 Cid ;z  
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q*>&^V$M  
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WILMH`  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 >j QWn@  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 <q@a~'Ai?!  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 PAM}*'  
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6. 对衍射级次效率的影响 MpR2]k#n<  
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粗糙度参数： AQwdw>I-FX  
 最小特征尺寸：20nm +csi[c)3E  
 总的调制高度：200nm U3dwI:cG  
 高度轮廓 (:
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W}mn}gTQ  
W@I|Q -  
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 效率 Z
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 OD!
& .%  
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jr:7?8cH0L  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm AiO$<CS  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 W~7A+=&  
JAem0jPC8  
GVYkJ0,  
_dhgAx-H)h  
 效率 #6HA\dE  
,tu
.2VQc@  
 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。 MjC_ (cs  
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粗糙度参数： kZGRxp9  
 最小特征尺寸：40nm abfW[J  
 总调制高度：200nm IHv[v*4:  
 高度轮廓 7E79-r&n  
GE%Z9#E  
S(*sw 0O@+  
^Xq 6:
 
 效率 LQRQA[^  
:Ra,Eu  
0?:} P  
P"8~$ P#  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 lHPd"3HDK  
Ni-xx9)=  
oF1,QQ^dg  
粗糙度参数： !u
[eaLxV  
 最小特征尺寸：40nm 1e{IC=  
 全高度调制：400nm ij(B,Y  
 高度轮廓 E^/t$M|H  
n%o5kVx0  
8"8t-E#?  
 效率 #(N+(():  
%,@e^3B  
PIoLywpRn  
P"IPcT%Ob%  
?kH8Lw~{5W  
 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。 2j}\3Pi  
3yU.& k  
7. 总结 1Vrh4g.l  
 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)。 `tA" }1;ka  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 bB1UZ O  
 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。 i%#+\F.&  
 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。 U4C 9<h&  
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