[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。 7=;
D0SS  
jM{(8aUG  
1. 建模任务 Ax :3}  
5~v(AB(x  
j\%?<2dj=  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 wE-Ji<1HJ  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 EKV+?jj$  
cH+h=E=  
2. 建模任务：正弦光栅 u4`mQ6  
N`y}Gs  
x-z方向(截面视图) NKupOJJq  
K
'a#Mg  
~W]#9&yQ  
光栅参数： nNd`]F^U  
 周期：0.908um -G(3Y2  
 高度：1.15um h[Ndtq>3{  
(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) a3b2nAIl  
D|u^8\'.  
3. 建模任务 r\4*\  
,eZ;8W{G  
{QIS411  
[8B tIv  
7F>gj  
 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。 94Kuy@0:+  
.5jnKU8NF  
 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。  '7S!6kd?  
{mCKTyN+  
;:#?~%7>  
Td["l!-fe  
4. 光滑结构的分析 vkDZv@  
=DeHxPv}f  
]Ct`4pA  
=;'ope(?S  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ~u O:tL  
 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% {<''OwQF~+  
Uxj<x`<1x  
E|F!S(.:,M  
j]@x Q,y  
5. 增加一个粗糙表面 a2(D!_dZR  
D:ql^{~  
1B9
Fb.i  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ;PP_3`  
 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。 KZp,=[t  
twYB=68  
al3BWRq'f  
-Fp!w"=T  
i5L+8kx4  
Z>>gXh<e[  
?34EJ !  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 fY)4]=L  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 >Rl
0%!  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 CA~em_dC  
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^5FJ}MMJf  
zezofW]a  
6. 对衍射级次效率的影响 %+t  
Tv*1q.MB  
TNX%_Q<  
粗糙度参数： RJ=c[nb  
 最小特征尺寸：20nm +7lRP)1R  
 总的调制高度：200nm +[ZMrTW!0C  
 高度轮廓 Z,N7nMJf  
I9Edw]  
[pRVZV  
/q*Qx )y+1  
^cPo{xf  
 效率 BW;=i.  
pZ@W6}  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 P&-D0T_  
L_.xr ?  
YN5OuKMUd'  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm k?|F0e_  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 DS[l
,x  
YfrTvKX  
1S)0 23N  
$&n240(  
 效率 vBCZ/F[  
&ESR1$)'P  
 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。 V5hlG =V  
RB$ 8^#  
粗糙度参数： tx|"v|&e2  
 最小特征尺寸：40nm =xlYQ}-(a  
 总调制高度：200nm 9rf|r 3  
 高度轮廓 I")"
s  
?O.6r"  
A Eyr_!G,  
79c9+  
 效率 MSYLkQ}_b  
I%zo>s6  
+hKPOFa'  
f-f\}G&G  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %unK8z  
0t:|l@zB  
gS(: c.  
粗糙度参数： OL mBh3&  
 最小特征尺寸：40nm .>gU 9A(Nk  
 全高度调制：400nm f
B @pwmu  
 高度轮廓 8HH.P`Vk#  
GD6'R"tJ  
/kviO@jm4(  
 效率 v_1JH<GJ-  
6!}m$Dvt~  
wHN`- 5%  
WE Svkm;  
dn.c#,
Y  
 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。 EK-bvZ  
t&Y^W <  
7. 总结 omUl2C  
 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)。 DRBYH(  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ow>[#.ua  
 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。 8`LLHX1|  
 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。 I+4qu|0lA  
)V+Dqh,-g