[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。 +^6a$ N  
^)nIf)9}7  
1. 建模任务 Qi=pP/Y  
i5*BZv>e  
7&hhKEA  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。  *Cj<Vy  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 1!S*z^LGl  
h@2YQgw`  
2. 建模任务：正弦光栅 iW?z2%#  
;hV-*;>  
x-z方向(截面视图) ;RW0Dn)Q  
Nx;Oz  
{3* Ne /  
光栅参数： I&J>   
 周期：0.908um 6M#}&Gv  
 高度：1.15um TWeup6k  
(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) CJYpgSr  
9 df GV!Z  
3. 建模任务 y$K[ArqX  
=h>jo&=Wad  
(|2:^T+  
}~#Tsv  
YlC$L$%Zd.  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 o.g)[$M8cF  
LOEiV  
 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。 K^Ho%_)  
8x`EUJ  
5F78)qu6N  
df)S}}#H  
4. 光滑结构的分析 u.@B-Pf[Eo  
{00Qg{;K|  
X/f?=U  

6hO]eS  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Rn$TYCO  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% r>lo@e0G  
TtWWq5X|  
B%I<6E[D  
B'-n ^';  
5. 增加一个粗糙表面 SUb:0GUa  
E#~J"9k98  
-4
v2]  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 #G]g  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 qQwf#&  
O?f?{Jsx  
f;%=S:3  
tx$`1KA  
c=f;3N  
Y~B-dx'V  
ATF>"Ux  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ,: Ij@u>)  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Sg< B+u\\  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。
f<;eNN  
}E^k*S  
2-%9k)KH  
fp?/Dg"49.  
6. 对衍射级次效率的影响 }BWT21'-Y  
H}cq|hodn  
IOY<'t+  
粗糙度参数： PQrc#dfc|  
 最小特征尺寸：20nm k!V@Q!>,  
 总的调制高度：200nm eWr2UXv$  
 高度轮廓 r<[G~n  
BUUc9&f3o  
^g=j`f[T  
ap<r)<u  
=C- b#4Q  
 效率 fuT Bh6w&  
m#^;V  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 9z+ZFIf7d  
ojx2[a\  
t8ORfO+  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm |`p
DOd  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ;NF:98  
Ud_0{%@  
{$I1(DYN  
Ry40:;MYN  
 效率 lv#L+}T  
t4UL|fI  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 Q>I7.c-M|  
Jo\karpb  
粗糙度参数： F{E`MK~f_  
 最小特征尺寸：40nm C,B{7s0-  
 总调制高度：200nm p2hPLq  
 高度轮廓 3F$N@K~s  
i)(-Ad_  
/H$:Q|T}  
Zfd `Fu  
 效率 = O|}R
 
XHm6K1mGZ  
U2 Cmf  
>]x%+@{|  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^sF(IV[>  
|?v+8QL,;t  
]f6,4[  
粗糙度参数： a&Me#H{  
 最小特征尺寸：40nm "}b/[U@>  
 全高度调制：400nm ;pqS|ayl  
 高度轮廓 *9US>mVy  
LCqWL1  
@[#)zO  
 效率 mOJ-M@ME  
tlg
g~MViS  
#Eqx Eo;  
_sQhDi  
;Q<2Y#  
 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。 P&Wf.qr{:  
2]Ei4%jo  
7. 总结 |`d-;pk!%  
 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)。 xu@+b~C\  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 %?
J-0  
 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。 2+yti,s+/  
 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。 j2oU1' b  
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