[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。 RjTGm=1w  
, ,ng]&%i  
1. 建模任务 PHEQG]HS  
}ijQ*ECdl  
Jj\lF*B  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 &6 <a<S  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 $evuL3GY#  
s;=C&N5g  
2. 建模任务：正弦光栅 D6l.x]K  
iP;"-Mj  
x-z方向(截面视图) #^Pab^Y3r-  
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uwr7 .\7  
光栅参数： J=gFiBw  
 周期：0.908um xy4+ [u  
 高度：1.15um vp.?$(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) ; :q  
@2a!T03  
3. 建模任务 5E"^>z  
Ie(.T2K  
r 1jt~0&K  
EG|dN(qh  
pMy:h   
 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。 =-X-${/  
M@<9/xPS  
 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。 jl&Nphp  
;RX u}pd  
qIQRl1Tw;V  
7pciB}$2
 
4. 光滑结构的分析 6hv.;n};  
g#^MO]pY  
Bf;_~1+vLG  
&KAe+~aPm  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 6h,!;`8O  
 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% {GLGDEb  
H?8'(  
-fmJkI  
fFqYRK  
5. 增加一个粗糙表面 #Xox2{~  
\yFUQq:  
vr'cR2  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 VZI!rFac  
 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。 Es)|#0m\x@  
1^X)vck  
zU+q03l8Ur  
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KNd<8{'.  
n+hL/aQ+  
3N|z^6`#  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ZIc.
MNq  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 2~?E'  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 %kV7 <:y  
9Pe$}N  
W_JO~P  
4}v|^_x-i  
6. 对衍射级次效率的影响 ]lBCK  
!Kg']4  
6`@J=Q?  
粗糙度参数： PBCGC^0{  
 最小特征尺寸：20nm 6{HCF-cQd  
 总的调制高度：200nm U|%
}B(  
 高度轮廓 WEif&<Y  
& rab,I"  
VDbbA\  
][v]Nk  
y"q>}5  
 效率 vBl:&99[/  
60u_,@rV  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 a~$Y;C_#<  
Lm2)3;ei  
5HV+7zU5  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ~<n.5q%Z  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 @|DQZt  
e@ZM&iR  
mA+:)?e5~  
ud$-A  
 效率 3>@VPMi  
yW=+6@A4  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 </`\3t  
SI+Uq(k  
粗糙度参数： ([dd)QU  
 最小特征尺寸：40nm W H/.h$  
 总调制高度：200nm U*$xR<8v  
 高度轮廓 za@/4z  
f(Of+>   
`{G&i\"n  
=oq8SL?bJ*  
 效率 2]]v|Z2M4  
JN|6+.GG  
P8,Ps+  
=,#--1R7g  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 YiDOV)  
bTaKB-  
M>]A!W=  
粗糙度参数： m"iA#3l*=  
 最小特征尺寸：40nm sjg`4^!wDD  
 全高度调制：400nm *kl  :/#  
 高度轮廓 Wjw,LwB  
!{t|z=Qg  
Ey|_e3Lf[  
 效率 f|~{j(.v  
7PX`kI  
3uqhYT;  
d}h{#va*  
=Nxkr0])!  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 QS&B"7;g  
hu.o$sV3;  
7. 总结 L>h8>JvQ  
 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)。 GT&}Burl/n  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ]$@D=g,r  
 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。 Kf[d@L  
 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。 &xQM!f  
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