[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。 k7'_  
P?\IlziCB  
1. 建模任务 $_onSYWr  
g/)mbL>=  
5(]=?
$$*t  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 l q~^&\_#  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 7LbBS:@3z_  
.i) H1sD  
2. 建模任务：正弦光栅 kFg@|#0v9  
N`h,2!(j  
x-z方向(截面视图) %4*-BCP  
S-NKT(H)c  
|#^wYZO1U  
光栅参数： &!SdO<agZ  
 周期：0.908um j'R{llZW  
 高度：1.15um _0Qp[l-  
(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) c|.~f+  
dkVF  
3. 建模任务 i7_Nv
 
0JN>w^  
US[{ Q  
j^-E,YMC  
q$L=G  
 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。 &mXJL3iN  
P:,' 
 
 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。 :m#[V7  
S:aAR*<6  
I]+xerVd  
<&^
P1x<x  
4. 光滑结构的分析 +i HZ*  
@TBcVHy  
_IYd^c  
6Lj=%&  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 {RcmjI7  
 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% "*UN\VV+s  
s\O4D
*8  
s&&8~ )H  
ldk (zAB.  
5. 增加一个粗糙表面 %Z_/
MNI  
OCHjQc  
H2[VZ&Pg  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Se~<Vpo  
 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。 @{/GdB,}  
mqe83 k%  
paCC'*bv  
mWEaUi)Zz  
+5~5BZP  
t7#lRp&  
bvn%E H  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ),cozN=NM  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 fz>3  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 K!~j}z*  
VgGMlDl  
8.JFQ/)i  
=c/jS  
6. 对衍射级次效率的影响 C.]\4e  
[u*-~(  
H#/ #yVw  
粗糙度参数： E3hql3=  
 最小特征尺寸：20nm m{#?fR=9  
 总的调制高度：200nm
f wE b  
 高度轮廓 2-G6I92d  
2:[ -  
]? 2xS?vd  
y0}3s)lKv  
}`fFzb
  
 效率 =bKz$ _W  
+>bm~6  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 S2+X/YeB  
I'h|7y\  
TwfQq`  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm LK>AC9ak<  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 3g79pw2w=  
/FJ.W<hw  
r<MW8  
yj$a0Rgkv  
 效率 ~W/|RP7S  
YzA6*2  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 P55Q
E+B  
S[zETRSG  
粗糙度参数： SHow~wxw  
 最小特征尺寸：40nm jK(]eiR$S  
 总调制高度：200nm wn1` 9  
 高度轮廓 simD<&p  
s2Rg-:7  
Q$bi:EyJXc  
1 lZRi-P  
 效率 h/goV  
fvE:'( #?  
MA`.&MA.  
@LyCP4  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 DYf3>xh>xb  
1XppC[))
  
ZbAg^2  
粗糙度参数： C<B+!16  
 最小特征尺寸：40nm {,X}Btnwp  
 全高度调制：400nm 2%Mgg,/~  
 高度轮廓 j+eto'  
vk><S|[n  
a
lp}p  
 效率 b'O>qQ  
t,]E5,1  
EP'I  
1F,>siuh ,  
Z1dLC'/b]  
 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。 q)f-z\  
2kSN<jMr  
7. 总结 ^'G,sZ6'Nh  
 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)。 1@Gmz
h  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 6%A_PP3Z  
 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。 7[I%UP  
 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。 UFl+|wf  
H&*KpOL