[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。 FY;+PY@I{  
{0jI
Y  
1. 建模任务 yDd[e]zS`  
V/#v\*JHFc  
u"VS* hSH  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 uOk%AL>  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Bmr<O!  
+GNWF% zN  
2. 建模任务：正弦光栅 ^3I'y UsY  
]YD(`42x  
x-z方向(截面视图) jD<pIHau  
~5#)N{GbY  
s^|\9%WD  
光栅参数： MR9/Y:Nm  
 周期：0.908um KXBL eR&^  
 高度：1.15um L=1~ f-  
(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) s^C;>  
saK;[&I*  
3. 建模任务 {gkwOMW  
Gi$gtLtNh  
2>y:N.  
Z$2L~j"=!  
L~0& Q  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 :k"rhI  
[ #]jC[  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 LDX
*<(  
1MQ/r*(  
r\mPIr|  
^e9aD9  
4. 光滑结构的分析 5d 5t9+t  
D9,! %7i  
zHFTCL>"  
V<0$xV1b|=  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 V/H@vKN2  
 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% ep?:;98|t  
8W{~wg`  
%h*5xB]Tt  
{[3YJkrM  
5. 增加一个粗糙表面 @ M[Q$:  
r@$B'CsLj  
m`9^.>]P  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 rt.[,m  
 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。
&:8T$UV  
m3?e]nL4W  
<9 },M  
8eww7k^R  
,P{HE8.  
I@PJl  
(5(fd.m+_  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 C={mi#G[/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 B!`\L!  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 V_M@g;<o  
W?PWJkIw  
|uQ[W17^N  
RUc\u93n  
6. 对衍射级次效率的影响 TolrEcI  
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V85.DK!  
粗糙度参数： |8;? *s`H  
 最小特征尺寸：20nm \*9Ua/H  
 总的调制高度：200nm &<{}8/x8(  
 高度轮廓 =+(Q.LmhC  
65"uD7;  
&?}1AQAYg  
nk>8SW^  
=BW9/fG  
 效率 7<4xtK`+b  
M\jB)@)  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 $P_x
 v  
LO}z)j~W  
\!7*(&yly  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm r4S=I  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 N4+g("  
R}.3|0  
b\M b*o  
HYFN?~G  
 效率 #rq?
f  
,N;v~D$Y  
 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。 AA_@\:w^  
+<B|qcT!  
粗糙度参数： U[Nosh)hu\  
 最小特征尺寸：40nm My0!=4Any  
 总调制高度：200nm  mc~`  
 高度轮廓 "$Y(NFb  
q@w"yz>  
6
*V8k%H  
u:eW0Ows"  
 效率 [nC4/V+-  
*CT.G'bQX  
?0m?7{  
$BaK'7=3*  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 fYs?D+U;PF  
_4Ii5CNNU  
W`5a:"Vg  
粗糙度参数： <\Vi,,  
 最小特征尺寸：40nm :=Nb=&lst  
 全高度调制：400nm pbFYiu+  
 高度轮廓 8eN%sm  
p^Ag
h  
*n;>p_#  
 效率 k5g@myb-  
Slo9#26  
wyNC|P;j$g  
?&XzW+(X  
v/ eB,p  
 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`gGDhGY-  
-#daBx ?  
7. 总结 t+j
IHo  
 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)。 u9 %;{:]h  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 GIK u  
 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。 $>|?k$(x  
 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。 *J.c $1#
h  
Pb3EnNqYbM