[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。 4jTO:aPh_  
6A]I" E]5  
1. 建模任务 gFHBIN;u  
YCltS!k  
4xbWDu]  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 n:/!{.  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 I@6+AU~,6  
?rQ.nN  
2. 建模任务：正弦光栅 ]-{fr+  
2DFsMT>X  
x-z方向(截面视图) ph6'(,  
s)]T"87H'_  
~^a>C
 
光栅参数： !"qT2<A  
 周期：0.908um dX)aD $m  
 高度：1.15um 1q-;+Pd;  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) qm
><}N7f  
99ZWB  
3. 建模任务 a'jUM+D;  
nfHjIYid  
t*H2
;|zn_  
g_c@Kyf  
erUK;+2g  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 i@?|vu  
b_F1?:#  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 f|w;u!U(  
<#?dPDMG.*  
bHRn}K+<}c  
9MZ)-  
4. 光滑结构的分析 i'H]N8,A  
96~y\X@x  
%\48hSe  
[T =>QS@g  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 8=L"rekV_  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% Bh=t%#y|`  
>YWK"~|i~  
0{ mm%@o  
_`;KmD&5  
5. 增加一个粗糙表面 ,NZllnW  
;y\/7E  
Oo;]j)z  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 X[dfms;H  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 !;&\n3-W  
& tT6.@kH  
_ncBq;j{  
<lIm==U<-  
i*:QbMb  
)r{Wj*u  
e`={_R{N  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 K2x2Y=  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 DVhBZ!u9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 CUH u=  
O-V]I0  
r&a}U6k(y  
U"8Hw@  
6. 对衍射级次效率的影响 co8R-AB  
yOEy3d=*  
?sdSi--  
粗糙度参数： lq_UCCnv5  
 最小特征尺寸：20nm auAz>6L  
 总的调制高度：200nm :tO4LEb  
 高度轮廓 )-[$m%  
.qohHJ&  
ps2j]g  
c]x-mj =  
Z ;rM@x  
 效率 {0F/6GwUC  
wg)Bx#>\L:  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 BZ.l[LMp  
{~O4*2zg;K  
#KoI8U"  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm OW};i|  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ~
2Hw\fx  
l2n`fZL  
Ix_w.f=8  
Bq)dqLwk  
 效率 z{Yfiv\-r  
BV@q@C  
 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。 wX2U   
AP>n-Z|  
粗糙度参数： ?Ybq]J\q  
 最小特征尺寸：40nm i9Bh<j>:J  
 总调制高度：200nm R- >~MLeK]  
 高度轮廓 T;BFO5G@  
M.dX;iM<  
Cx~;oWZ  
+$L}B-F  
 效率 JL#LCU ?  
xF3FY0U[  
,\ 1X\  
S+.>{0!S"  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 "aKlvK:77  
D`G;C  
a_+3, fP  
粗糙度参数： +p>h` fc  
 最小特征尺寸：40nm CB>W# P%  
 全高度调制：400nm "__)RHH:8  
 高度轮廓 vde!k_,wZ  
ENqZ=Lyq  
kdGq\k,  
 效率 yI|x 5f  
2>X yrG  
ygja{W.  
@0EY5{&  
0#'MR.,  
 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。 HP*{1Q@5  
:](#W@r  
7. 总结 }XUI1H]jk  
 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)。 5!'1;GLs  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 a8)2I~j  
 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。 'C7R* P  
 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。 -32P}58R  
w6>P[oW