[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。 'o]8UD(  
) i=.x+Q  
1. 建模任务 QL`Hb p  
)TzQ8YpO}  
Alpk5o5B  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 {E$smX  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 BDz7$k]  
gano>W0  
2. 建模任务：正弦光栅 swLrp 74  
yw+LT,AQ.  
x-z方向(截面视图) q
=`i  
x /E<@?*:  
nv/'C=+L  
光栅参数： 0;2"X
[e  
 周期：0.908um 4Bz:n  
 高度：1.15um oA]rwaUX  
(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) ~l"]J'jF"H  
b,uudtlH  
3. 建模任务 ![9umsx  
]YWz;
Z  
'j(F=9)  
%+HZ4M+hV  
3 G_0DS  
 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。 aGq1YOD[$  
2$s2u;  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Bw25+l Px  
2v?fbrC5c  
On-zbE  
L(
+
I  
4. 光滑结构的分析 FE,BvNBZ  
!N'HL-oT  
Bvsxn5z+:  
hU6oWm  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 "kd)dy95H  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32%  jH>`:  
]+A%37  
<sli!r
v  
y7~y@2  
5. 增加一个粗糙表面 7]H
<ou  
'M!M$<j  
IRyZ0$r:e\  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。
cPy/}A  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 Mqv[7.|  
B-UsMO  
}\
0ei(%H  
.bY R  
Ake@krh>$  
YpI|=mv  
5XoM)  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 2"6bz^>}  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 a'Yi^;2+\  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 L@s_)?x0  
S`8Iu[Ma  
Kv9Z.DY  
0p]v#z}  
6. 对衍射级次效率的影响 z3I |jy1  
%X|u({(zb  
_Wqy,L;J  
粗糙度参数： v=d16  
 最小特征尺寸：20nm )M><09  
 总的调制高度：200nm gCq'#G\Z  
 高度轮廓 D$N;Qb  
=M=v; ,I-  
C),i#v  
Z C<+BKS  
YS:p(jtd  
 效率 F3[,6%4v  
nF B]#LLv  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 f@[qS7ok  
$*;`$5.x^  
|j~l%d*<w  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm T@A Qe[U'v  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ?4^ 0xGyE  
\PWH(E9  
&~=r .T  
McpQ7\*h  
 效率 4C
v*zn  
LcZ|A;it  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 t)1`^W}  
%&S9~E D  
粗糙度参数：
te
4=  
 最小特征尺寸：40nm F1A40h7R$Y  
 总调制高度：200nm Xv3pKf-K  
 高度轮廓 #_{Q&QUk  
=*1NVi $n  
T*nP-b  
K)U[xS;<  
 效率 \<ysJgqUG  
l0C`teO  
P?S]Q19Q4  
C]p@7"l  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 -n8d#Qm)  
oC-v>&bW  
j+@3.^vK
 
粗糙度参数： uFh
aN\S  
 最小特征尺寸：40nm ^=5x1<a9$  
 全高度调制：400nm T7%!JBg
@  
 高度轮廓 LT"H-fTgs  
GC:q6}  
'qvj[lpGr  
 效率 `XpQR=IOMb  
?xrOhA9  
vxHFNGI  
Qz3Z_V4k9  
1X&.po  
 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。 x x4GP2  
2j}DI"|h  
7. 总结 R3;%eyu  
 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)。 3H`{ A/r  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 4(8trD6  
 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。 /0 4US5En  
 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。 =MMd&  
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