[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。 I?l%RdGW  
\Qh{uk[  
1. 建模任务 :
+9KNyA  
E0miX)AG  
fI5]ed eS  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 vakAl;  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ]pZxbs&Vb  
:3z`+5Y*  
2. 建模任务：正弦光栅 JP2zom  
CMm:Vea  
x-z方向(截面视图) q"|,HpQ  
0wxlsny?  
PhHBmMGL  
光栅参数： ~VRt6C  
 周期：0.908um n(|~z  
 高度：1.15um CLb~6LD  
(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) 1e8J-Nkj  
s<i& q {r  
3. 建模任务 ^ di[J^  
_%M5 T  
%6\e_y%  
DriJn`vtzq  
E^:8Jehq  
 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。 u7_IO  
\ 2$nFr?0  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 {&2aH>V/  
lG\6z"K  
QEe\1>1"&  
{9tKq--@E9  
4. 光滑结构的分析 HC4vet  
y<Hka'(%  
Xndgs}zz  
4,8=0[eRG  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 r[ UZHX5+S  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% (vq0Gl  
bbDl?m&bq  
*o}LI6_u  
W6_~.m"b  
5. 增加一个粗糙表面 r#ISIgJXG  
I[r  
C%$:Oq  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 2S~cW./#fX  
 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。 P8hA<{UFS\  
wABaNB=9;  
BT|5"b}  
0b)^#+  
DrfOz#a0Uu  
C+,JLK  
^sLnKAN  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 0y>]68D  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 hJrcy!P<a  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 F/MzrK\':m  
RTPxAp+\5  
-dCM eC  
MIblx  
6. 对衍射级次效率的影响 DB1GW,  
D(EY"s37  
&d"c6il[  
粗糙度参数： AqPE.mf  
 最小特征尺寸：20nm 5_bIc=L1  
 总的调制高度：200nm 'hTAO1n8  
 高度轮廓 ,QDS_u$xi&  
AOT +4*)%  
mlIX>ss|7B  
.T*K4m{b0  
mN5`Fct*A>  
 效率 q|*}>=NX  
OQ[E-%v1 R  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 +~gqPk  
.~)[>  
K"p$ga{  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm f.V
1  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 >(v%"04|e  
>d.o1<  
G#V}9l
8Q  
4'&j<Ah[#  
 效率 <ejWl%4  
S >E|A%  
 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。 x"hZOgFZ  
Gk'j<a  
粗糙度参数： 0((3q'[ <  
 最小特征尺寸：40nm "qL4D4  
 总调制高度：200nm %9|}H [x  
 高度轮廓 (
K5w0  
t;[L-|^  
%+PWcCmn  
0_Gi1)  
 效率 Mx?{[zT"  
('!{kVLT-  
6`sOhVD  

I y?_2m  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 S@AHI!"h=V  
DP2 ^(d<  
vmI2o'zi  
粗糙度参数： $=>(7 =l_  
 最小特征尺寸：40nm /:]`TlAb,  
 全高度调制：400nm '4gi*8Y  
 高度轮廓 {@T8i^EI  
RX-qL,dc  
SU0K#:  
 效率 W)3IS&;P  
~vD7BO`  
44H#8kV  
Qr`WPTQr"  
C4Pi6.wf  
 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。 F_8nxQ-  
EJ
$-  
7. 总结 ML6V,V/e  
 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)。 ISHNeO8  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 hkzyI~7  
 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。 @(XX68  
 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。 O34'c_ fZ  
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