[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。 .VV!$; FB  
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1. 建模任务 s9dBXfm  
K%@SS8!oy  
8+b3u05  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Sk%|-T(d$  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 zL{@LHP  
`Wt~6D e  
2. 建模任务：正弦光栅 f }e7g d]M  
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x-z方向(截面视图) nUu|}11(  
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r>eXw5Pr7  
光栅参数： 7!r`DZ"yF  
 周期：0.908um AFA*_9Ut  
 高度：1.15um AH,F[vS  
(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) YZJP7nN  
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3. 建模任务 eW<hC(  
OH~qJ<  
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t;6/bT-  
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 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。 "61n?Z#,M[  
\'b-;exH  
 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。 eT?LMBn\  
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4x>e7Kf  
T!E LH!  
4. 光滑结构的分析 40ZB;j$l  
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Q)8t;Kx
  
(\ %y)  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 nwVtfsb  
 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% MeS$+9jV(  
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`Nr7N#g+u  
zW.sXV,  
5. 增加一个粗糙表面 hR{Zh>  
V&85<Y%Nl|  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 1j(,VW  
 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。 Wn5]2D\vkT  
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85]UrwlA4  
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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)。 N<%,3W_-_  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 2e=Hjf )  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 \x}UjHYIc&  
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m+ YgfR  
6. 对衍射级次效率的影响 zq&lxySa  
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粗糙度参数： ~Otf "<  
 最小特征尺寸：20nm `Ea3z~<7M  
 总的调制高度：200nm l|{<!7a  
 高度轮廓 cCs:z
 
B*7o\~5  
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1F/&Y}X  
,5,4Qf7  
 效率 )2S\:&x  
"AVc^>  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 <}%*4mv  
D?R z|  
C/=ZNl9"fn  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +l\Dp  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Heu@{t.[!D  
4j5 "{  
HN+z7Q8hH  
xC(PH?_  
 效率 crQuoOl7  
ikC;N5Sw  
 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。 3 a`-_<  
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粗糙度参数： (ydeZx
 
 最小特征尺寸：40nm =*I9qjla[?  
 总调制高度：200nm tti.-  
 高度轮廓 @B6[RZ
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;N|6C+y  
l3,|r QD  
!*;)]j  
 效率 ak zb<aT  
vjb{h'v  
 <_~`)t  
9TLP(  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 qM)^]2_-  
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d{&z^  
粗糙度参数： P<1zXs.H  
 最小特征尺寸：40nm s$;v )w$  
 全高度调制：400nm Tym!7H2  
 高度轮廓 BshS@"8r  
4Hw8w7us:  
Yi:+,-Fso  
 效率 O;~1M3Ii  
/D12N'VaE  
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N.]8qz
W  
YA
O0>T<F  
 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。 j<[<qU:  
H5n"!!  
7. 总结 ?AEpg.9R-  
 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)。 [ 6M8a8C  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 {,m!%FDL  
 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。 _<8n]0lX3  
 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。 VH/_0  
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