[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。 18ci-W#p  
%qfEFhRC  
1. 建模任务 r"U$udwjg  
Fv5@-&y$W  
@ZK|k  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 UO<%|{W+  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Z10#6v  
 }e9:2  
2. 建模任务：正弦光栅 O-bC+vB]M  
^i#q{@g  
x-z方向(截面视图) 't^OIil  
P7"g/j""  
> -Jd@7-  
光栅参数： yHk/8  
 周期：0.908um |'mgo  
 高度：1.15um |7UR_(}KC  
(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) ]X4A)%i  
Scs \nF2  
3. 建模任务 eSywWSdf0  
i>q]U:U  
0sk*A0HX-  
Ck(D: % ~s  
~n|*-rca  
 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。 eA#J7=eC  
d^WVWk K  
 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。 ^B> 4:+^  
d5+ (@HSR  
86@"BNnTh  
m[Px|A5{  
4. 光滑结构的分析 Y-@K@Zu]?  
"DfvoQP  
i@Q)
`>4  
KS1Z&~4  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 r/+<_3  
 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% qS|bpC0x  
SpjL\ p0  
)DfmO  
?7/n s>}  
5. 增加一个粗糙表面 !YsLx[+  
b 9F=}.4  
D*DCMMp=0  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ;0P2nc:U~  
 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。 4=>/x90y  
X9#Od9cNaC  
@q],pD  
dBX%/  
NHPpHY3^.  
W(1p0|WQ:  
[9~Bau  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 +JB. EW/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 IdUMoLL?  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 y
7|x<Z  
?o"wyF A*  
~z^VMr  
c*9RzD#Zj  
6. 对衍射级次效率的影响 ;Q:^|Fw!F  
~aNK)<Fznd  
$j)Er.!9|R  
粗糙度参数： +k
d88Fx  
 最小特征尺寸：20nm Q:
[d  
 总的调制高度：200nm 8AOJ'~$  
 高度轮廓 G5Y 8]N  
IO/2iSbW  
\@8$tQCZ  
{Fta4D_1N  
^EN_C<V;"d  
 效率 SVpvx`&kT  
2d>kc2=*  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Aj*0nV9_  
L/
1?PM  
h$_Wh(  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm UsNr$MO {  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 yrs![u  
;l[/<
J  
XD<7d")I  
Ge8&_7  
 效率 z%Op_Ddp  
TSt-#c4B  
 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。 C=t:0.:PJ  
u 3wF)B{  
粗糙度参数： /x"gpKwsB  
 最小特征尺寸：40nm qN1(mxa.?  
 总调制高度：200nm gz;().{  
 高度轮廓 :=UiEDN@  
no?TEXp*  
@sO*O4os>  
72GXgah  
 效率 Z=_p  
7v}4 Pl,$4  
pv~XZ(J.1  
NDm@\<MIzB  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 SXSH9;j  
/tikLJ  
OY*BVJ^  
粗糙度参数： @]1E~  
 最小特征尺寸：40nm Is` S  
 全高度调制：400nm i,NN"  
 高度轮廓 %np
b.C|+  
jJg9M'@2!  
e!UR
j\*  
 效率 .7ESPr  
Q*+@"tk<  
.L0pS.=LT  
L01R.3Z+  
B08q/qi  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 [
CGvM{  
46o3F"  
7. 总结 %L+/GtxK  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 8RbtI4  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 !s/ij'T  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 wb2N$Ew=  
 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。 L`cc2.F  
u|<Z};a