[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。 ^|h.B$_F,  
8RZqoQDH  
1. 建模任务 KpQ@cc  
?|hYtV  
VB+_ kR6Zv  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 oBPm^ob4  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 0w2<2grQ  
HErG%v]nw  
2. 建模任务：正弦光栅 _4lKd`  
/dR:\ffz2  
x-z方向(截面视图) m$'ZiS5  
2-#&ktM%V  
1R.6Xer  
光栅参数： <5|:QLqy  
 周期：0.908um @# p{,L  
 高度：1.15um PC?XE8o  
(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) A22'qgKm@  
c`)[-  
3. 建模任务 @7?L+.r$9  
`qy@Qo  
9$R}GK  
hus9Zv4  
-zm-|6[Wi  
 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。 Ez^wK~  
:u?L y[x  
 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。 FCt %of#  
cEPqcy *  
=kW7|c5Z  
7t% |s!~  
4. 光滑结构的分析 `jGG^w3  
6l(HD([_p  
F^wm&:%{`  
{@X)=.Zf  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ~2 J!I^J  
 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% ? C6tYd  
[jKhC<t}  
>Cglhsb:N  
cs Gd}2V
E  
5. 增加一个粗糙表面 ]RI+:f  
FlLk.+!t  
p}a0z?  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 I^gLiLUN*6  
 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。 wvEdZGO8!  
C.VU"= -  
|#O>DdKHT
 
Cfst)[j  
Z2I2 [pA  
,D{D QJ(B  
ggzcANCD<  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 6"U$H$i.G  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 m+dJ3  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 3m/XT"D  
Nb/Z+  
|il P>b  
67P@YL  
6. 对衍射级次效率的影响 S,qEKWyLd  
;Z-%'5hKM  
Au{J/G<W@  
粗糙度参数： nW_cjYS%  
 最小特征尺寸：20nm QWAtF@qTV  
 总的调制高度：200nm  D
~t  
 高度轮廓 w@hbY:Z9z  
d`J~w/] `\  
Q;eY]l8  
DYW&6+%,hO  
N|  
 效率 LZ1)zoJ  
'"]U+aIg  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Xny{8Oo<1?  
8@d@T V!n&  
/yTPb  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm lw_PQ4Hp  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 }9 I,p$  
h=MEQ-3jg  
Nu7lPEM  
cPPTGpqw  
 效率 9%^O-8!  
<,Pk  
 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。 CjUYwAy$k  
s73'h  
粗糙度参数： iO{LsG*5Z  
 最小特征尺寸：40nm `z<I<  
 总调制高度：200nm e3]v *<bj  
 高度轮廓 -5#cfi4^*  
VqnM>||  
F%G} >xn  
z--Y  
 效率 K4Hu0  
EEj.Kch}4  
ugS  
g0:{{w  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 D7v_<  
sTw+.m{F  
QEc4l[^{.B  
粗糙度参数： yUEvva
 
 最小特征尺寸：40nm Qe
G3X+  
 全高度调制：400nm n|eM}ymF+  
 高度轮廓 f}w_]l#[G  
M&` b\la  
5odXT *n  
 效率 7,5Bur  
Z^_gS&nDa~  
YU/?AQg  
kt7x}F(?<  
1EA#c>I$  
 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;.M.  
5Tq*]ZE  
7. 总结 PUErvLt  
 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)。 cr~.],$Om  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 DIx.a^LR  
 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。 % !Ih=DZ  
 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。
S9dXkd  
t {H{xd