[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。 "Hht g:  
E_3r[1l  
1. 建模任务 \45(#H<$  
^X&)'H  
"y$ qrN-  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 hO6RQ0Iv@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ,]7XMU3  
6.'$EtH  
2. 建模任务：正弦光栅 y"-{$N  
q`^3ov^</  
x-z方向(截面视图)  P?J kP  
,eXFN?CB  
C2G
|?=  
光栅参数： 4%7s259%  
 周期：0.908um +9zA^0  
 高度：1.15um G#0,CLGN^  
(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) pds*2p)2  
 eu9w|g  
3. 建模任务 N@()F&e
  
-NzTqLBn
 
fK_~lGY(  
RdI};K  
_CE9B e\  
 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。 lR@& Z6lw  
~^7r?<aKc  
 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。 Pq?*C;D  
tpo>1|  
@.ZL7$|d  
QKccrAo  
4. 光滑结构的分析 l.oBcg[  
V#J"c8n  
ffk4mhH  
a#y{pT2 b  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 g$w6kz_[  
 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% X NE+(Bt  
8l23%iWxe  
v=p0 +J>  
"w&/m}E,[  
5. 增加一个粗糙表面 {eR9 ;2!  
lzDdD3Ouc  
=}R~0|^  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 o&$hYy"<.L  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ^|?1_r  
"8HE^Po/pn  
y|sma;D  
eYEc^nC,c)  
C:GvP>  
^ ulps**e  
85z;Zt
0{  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 z+/LS5$  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
5v9uHxy  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 d#\W hRE  
kcS6_l  
/9_#U#vhY  
#ElejQ|?  
6. 对衍射级次效率的影响 5pJ*1pfeo  
J]fS({(\I  
Mr*|9h  
粗糙度参数： .pvxh|V  
 最小特征尺寸：20nm uV~e|X "9s  
 总的调制高度：200nm uT
GcQs}  
 高度轮廓 H/J<Pd$p  
~NNv>5t5  
JJ5C}`(  
@^?XaU  
/s[DI;M$o  
 效率 )N7n,_#T>  
[/ohk&  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 2U9&l1P=  
bx>i6 R2  
:3?|VE F  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm p4wr`"Zz  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 /2@["*^$  
]MAT2$"le  
&71e5<(dG  
I/B1qw
;MN  
 效率 y
 $V[_TN  
T~s}Nx#  
 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。 ut5yf
$%  
}Bff,q  
粗糙度参数： Z;b
+>2oL  
 最小特征尺寸：40nm <LA^%2jT  
 总调制高度：200nm "s]y!BLk  
 高度轮廓 .mPg0  
\!H{Ks{#R.  
rAXX}"l6s  
^\wl2  
 效率 =!,Gst_  
jO)&KEh  
?63&g{vA  
Coa-8j*R7  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 @GGccF  
l`gTU?<xd  
5I,$EGG  
粗糙度参数： ;[6&0!N\  
 最小特征尺寸：40nm vv/J 5#^,\  
 全高度调制：400nm hI~SAd ,#A  
 高度轮廓 2F?kjg,  
P(h5=0`*PR  
/F~X,lm*~  
 效率 ;nB2o-%  
0*7*RX  
& _K*kI:  
8D~x\!(p\  
'6zd;l9Z  
 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。 zWIeHIt  
}<[Db}?9  
7. 总结 ,{{SI  
 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)。 6/2v  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 c> G@+  
 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。 =n0*{~r  
 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。 e.;M.8N#SQ  
fp&Got!pB