[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。 ^|OxlfS  
{QJJw}!#  
1. 建模任务 &@nI(PXv  
W!htCwnkF  
Br;1kQ%eC  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Fb.wm  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 b$%W<D  
X8y&|uH  
2. 建模任务：正弦光栅 1@;Dn'  
Qp]V~s(  
x-z方向(截面视图) Me2%X>;  
'\=aSZVO  
S0du,A~  
光栅参数： =5',obYN>c  
 周期：0.908um wNq#vn  
 高度：1.15um x7>' 1  
(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) f{G ^b&x  
PA&Ev0`+  
3. 建模任务 $CRu?WUS]'  
t#=W'HyW8  
sA#}0>`3S  
<0T|RhbY  
u{o3  
 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。 ;y/&p d+  
xo a1='  
 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。 J<yt/V]  
kq8.SvIb  
Iw~R@,  
Xq@Bzya  
4. 光滑结构的分析 Kejp7okb  
"A6m-xE~  
+Hgil  
of659~EIW  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 TD!--l*gL  
 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% i}[cq_wJ  
x8 _f/2&  
FC@h6\+a  
3K!(/
,`  
5. 增加一个粗糙表面 O`K2mt\%  
2RG6m=Y8y  
J2adG+=  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 3:C)1q  
 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。 k<Qhw)M8  
. |%n"{  
' Dcj\=8
 
x{4{.s%+:  
SO4?3wg7  
6I2`oag  
^F,sV*  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 _t&`
T  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 /oOZ>B%1s  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 N,W
?}  
UE8j
8U'L  
_Z7`tUS-j  
YLJ^R$pi  
6. 对衍射级次效率的影响 7zM9K+3L  
z_93j3#  
%5RR<[_/;  
粗糙度参数： VKV :U60  
 最小特征尺寸：20nm `6$|d,m5  
 总的调制高度：200nm V56WgOBxz  
 高度轮廓 UodBK7y  
p<1y
$=zS  

TZ&X0x8  
c+D<  
mww<Xm'  
 效率 w=pr?jt1:  
\~RDvsSD  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ZDg(D"  
@A4$k dJ2  
.7]P-]uOZ  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 3xT9/8*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 b9-IrR4h  
28k=@k^q  
T/a=z  
8~tX>q<@q  
 效率 2n)?)w]!M  
KL3Z(  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 GLgf%A`5/_  
\yl|*h3  
粗糙度参数： 8N%nG( 0  
 最小特征尺寸：40nm >`r
3@|UY  
 总调制高度：200nm Z
\?2"4H  
 高度轮廓 AtewC
Yo  
u\V^g  
lD[
37U!  
P#O2MiG  
 效率 H4s~=iB  
J$Z=`=]t+  
XEQTTD<  
#l ZK_N|1x  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 baBBn%_V  
B*N1)J\5  
jMgXIK\  
粗糙度参数： Hs*["zFc  
 最小特征尺寸：40nm ,Cb3R|L8  
 全高度调制：400nm #
8|LPfA  
 高度轮廓 ?u|@,tQ[  
,$0-I@*V  
Y8zTw`:V  
 效率 )\|+G5#`  
pZ&,YX  
"!~o  
^Jp,&  
7p{Pmq[  
 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。 v8)"skVnFG  
?3=G'Ip5n  
7. 总结 e"ehH#i  
 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)。 G
q^vto  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 fes s6=k  
 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。 X*QS/\  
 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。 -}#HaL#'K  
j-":>}oW2.