[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。
9-KhJ
q%  
<'a~Y3B"o  
1. 建模任务 .f\LzZ-I:  
H}^
'  
K4c:k; V  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 !Zz;;Z  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 A`c%p7Z%  
q$Gs;gz^(  
2. 建模任务：正弦光栅 9%/hoA)  
9y7N}T6  
x-z方向(截面视图) Z*%;;&?  
kQ`tY`3F  
zM9#1^X  
光栅参数： 06&J!,p :  
 周期：0.908um Q`ua9oIJ=  
 高度：1.15um Kc MzY  
(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) 2Je$SE8  

_pvB$&  
3. 建模任务 Mt[yY|Ec|  
3Vb4zZsl  
"yn~axk7  
Gm=qn]c  
rhJ&* 0M  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ^X
=Q{nB  
WRh5v8Wz0  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 b\k]Jx  
IC`3%^  
CVj^{||eF  
^9g$/8[^c_  
4. 光滑结构的分析 [2%[~&4  
XH%L]  
*LT~:Gs#  
067c/c  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 l
& :EKh  
 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% sZ.<:mu[  
yk+ 50/L  
b/SBQ"B%  
I=
mz^c{  
5. 增加一个粗糙表面 S*h52li  
0Y
.z  
*$tXm4 O[  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 L.Y3/H_  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 =~#mF<z5  
D31X {dJ  
q!Du J  
#8$?# dT  
;Rrh$Ag  
jUe@xis<T  
eV;r /4  
 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"[o\]VV  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 b IDUa  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 BZq#OAp  
-^_m(@A<~  
:6n#y-9^1  
X+hHEkJ  
6. 对衍射级次效率的影响 8fC4j`!  
<Xf6?nyZ(  
2M %j-yG"  
粗糙度参数： @CprC]X  
 最小特征尺寸：20nm -IPo/?}  
 总的调制高度：200nm T(J'p4  
 高度轮廓 Ln"wjO,  
EX8JlA\-W  
AIF?>wgq  
wQ_4_W  
mH o#"tc  
 效率 DUp`zW;B  
F%OP,>zl  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 0w?da~  
tKbxC>w
 
d&AG~,&d|  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm l|CM/(99-  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 DfXkL
OGik  
bA;OphO(  
X! d-"[  
(gt\R}  
 效率 qmS9*me {  
o`T.Zaik,  
 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。 GQ2GcX(E(  
Xs03..S  
粗糙度参数： c<lp<{;  
 最小特征尺寸：40nm Xp<q`w0I,  
 总调制高度：200nm lriezI  
 高度轮廓 byHc0ktI\  
E`HoJhB  
XlppA3JON|  
4:/]Y=)x  
 效率 o9kJ90{D=  
FP@_V-  
-@v^. @[Z&  
7)?C+=,0  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 'L/)9.29  
Vt`4u5HG  
]U?nYppV
 
粗糙度参数： corm'AJ/  
 最小特征尺寸：40nm E=NjWO  
 全高度调制：400nm rH}|~  
 高度轮廓 ;jPsS^X  
d$ouH%^cGu  
* #yF`_p  
 效率 pb!2G/,.[  
\!ZA#7  
p=+Y7NE)  
1k[_DQ=^l1  
`bP`.Wm  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 O,$*`RZpx  
Q2CGC+   
7. 总结 YwVA].p@TI  
 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)。 {`HbpM<=m]  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 kQ\GVI11?  
 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。 ib,`0=0= O  
 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。 ~Wrp
JjI[  
l)r\SE1