[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。 lco~X DI  

:qBGe1Sv(  
1. 建模任务 *U M!(  
+eU`H[iu  
>J.Q
m0TY(  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 6*sw,sU[y  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 I
eZ&7u  
expxp#S  
2. 建模任务：正弦光栅 Ky *DfQA  
 -H`\? R  
x-z方向(截面视图) Sobtz}A*  
Np$z%ewK.  
+yCTH
 
光栅参数： uWh|C9Y!A  
 周期：0.908um z9 O~W5-U  
 高度：1.15um o/WC@!wg K  
(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) U7E  
3&$Nd  
3. 建模任务 6p#g0t  
-]/7hN*v  
8-ZUS|7B  
TMqY4;UeL  
#K|0laul  
 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。 #\LZ;&T'N  
3|zgDA  
 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。 Qo.Uqz.C  
o*-9J2V=J  
vu<#wW*9  
G,=F<TnI'  
4. 光滑结构的分析 .9OFryo  
1+a@k  
)yrAov\z*  
I(n }<)eF  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 8bt53ta  
 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% \-c#jo.$8  
0yz~W(tsm  
x/xb1"  
R]Ek}1~?  
5. 增加一个粗糙表面 '#W_boN  
iV!@bC,  
1q]&7R  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ddoFaQ8  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 1%jH^,t/m  
@cIgxp  
bK4&=#Zh  
f`?0WJ(M  
!R6ApB4ZI  
GmA!Mo  
w12}Rn8  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ;Xu22fKh  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 @\jQoaLT$_  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 5ITq?%{M  
r|fO7PD  
ZdH1nX(Yh3  
oRq3 pO}f  
6. 对衍射级次效率的影响 K6B4sE  
TBnvV 5_  
c+2sT3).D  
粗糙度参数： qjAh6Q/E`
 
 最小特征尺寸：20nm 2+:'0Krc  
 总的调制高度：200nm Xa,\E
EmQ  
 高度轮廓 bi$VAYn.^  
YE\K<T jH  
+s~.A_7)  
f4"4ZVcr  
M{E{NK  
 效率 2h q>T&8  
k>5O`Y:  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 "SR5wr   
Hb!6ZEmN%  
bX2"89{  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm {/|qjkT&W  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 6P*O&1hv  
9i%9  
6I>^Pf'ND  
S4bBafj[I  
 效率 p/*"4-S  
@G*.1;jO  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 P1V1as  
aWGon]2p  
粗糙度参数： qyyq&  
 最小特征尺寸：40nm af'@h:  
 总调制高度：200nm m@\ZHbq  
 高度轮廓 H;S%Y`V  
&z@~B&O  
#SnvV  
H~o <AmE0!  
 效率 c!wtf,F  
O+"ac /
r  
rMp9jG@3   
r}W2Ak\  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 q3S+Y9L  
XUSvhr$|  
A5nO=  
粗糙度参数： F,T~\gO5,  
 最小特征尺寸：40nm dR+1aY;  
 全高度调制：400nm  'Cc(3  
 高度轮廓 7bF*AYM  
W^3;F1
  
][7p+IsB  
 效率 ?WFh',`:  
|W7rr1]~S  
cdTsRS;E  
s'u(B]E  
( u`W!{1\  
 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。 YRcps0Dx9  
fn}UBzED\  
7. 总结 hfrnxeM#~  
 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)。 o6L9UdT   
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 zp4W'8  
 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。 ;t(f1rPyE  
 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。 (OmH~lSO.  
YZE.@Rz