[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。 hy3j8?66  
^V#9{)B  
1. 建模任务 DK;p6_tT  
U` uP^  
>~8;H x].d  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 z-$bce9*  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 N}HQvlLkF9  
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2. 建模任务：正弦光栅 aw&:$twbM  
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x-z方向(截面视图) ? FGzw  
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光栅参数： 3z';Zwz &X  
 周期：0.908um ^ ]02)cK  
 高度：1.15um `?r]OVe{y  
(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) eM Ym@~4  
5N<f\W,  
3. 建模任务 a+sHW<QeS  
e=ZwhRP  
G- wQ weJ9  
S<HR6Xw  
AlT41v~6
 
 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。 o8Vtxnkg  
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 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。 |U)m'W-(q  
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BB@I|)9O(  
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4. 光滑结构的分析 `]%\Y>(a}  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 GO0Spf_Gh  
 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% |TM&:4D]^  
\9k$pC+l  
DID&fj9m  
8fA9yQ8  
5. 增加一个粗糙表面 &Uq++f6  
t9T3e  
64xq@_+  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 5y-8_)y8o  
 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。 banie{ e  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 bL*;6TzRK  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 yem*g1  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 vQf'lEFk  
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6. 对衍射级次效率的影响 BkfWZ O{7  
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粗糙度参数： ;4.D%  
 最小特征尺寸：20nm d.y2`w
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 总的调制高度：200nm <qZ"W6&&  
 高度轮廓 +LddW0h+=8  
h $)thW  
+<&\*VR  
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 效率 {MX_t/o=f  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 47I5Y5  
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5MY+O\  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 9D74/3b*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 AU1P?lk  
W}B4^l
 
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 效率  v|+}>g  
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 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。 7Cf%v`B4D  
 (2vR8  
粗糙度参数： BcV;EEi  
 最小特征尺寸：40nm 6GzmzhX4  
 总调制高度：200nm H8yc<  
 高度轮廓 /bA\O   
_@D}2  
PHRc*G{  
=y>P>&sI  
 效率 (?-5p;  
5xW)nEV  
m'1NZV%#  
rN? L8  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 cn ,zUG!-h  
 N3^pFy`  
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粗糙度参数： X70vDoW  
 最小特征尺寸：40nm V M[9!:  
 全高度调制：400nm |7WzTz  
 高度轮廓 J)(H-xvV  
EK.L>3  
M"F?'zTkJ  
 效率 nut;ohIh  
tF)K$!GR[  
G\h8j*o  
K/oPfD]  
R7T"fN  
 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。 %_+9y??  
#V-qS/ q"  
7. 总结 IDBhhv3ak  
 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)。 k1>%wR  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 | (P%<  
 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。 ZTd_EY0q  
 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。 q p|T,D%  
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