[分享]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。 aoF>{Z4&B  
u$<FKp;I  
1. 建模任务 `yuD/-j  
]V.9jlXF  
ax7 M  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Dq2eX;c@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 +H="5uO<  
?]h+En5z8  
2. 建模任务：正弦光栅 &Lq @af#  
}z
Le;1Tx  
x-z方向(截面视图) jN5Sc0|b  
wJ IJPYTK  
P?]q*KViM  
光栅参数： Hyee#fB  
 周期：0.908um ?{{E/J:%  
 高度：1.15um [ddEt  
(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 &jW{  
HJg)c;u/2;  
3. 建模任务 hb? |fi  
;?n*w+6
<  
C: e}}8i  
ap;UxWq
x  
7*[>e7:A  
 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。 pF"z)E|^  
6;(Slkv  
 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。 #NL1N_B  
c1:op@t  
Y|B/(  
T<!`~#kM  
4. 光滑结构的分析 ]/d2*#  
Jw {:1  
MgtyO3GUAD  
9lA YCsX  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Yq5}r?N  
 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% /9GqEQsf
M  
F1%' zsv  
"?avb`YU'  
*r9I 1W  
5. 增加一个粗糙表面 %Yd}},X_E  
mX|AptND  
QAb[M\G  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 W:EXL@  
 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。 >Zmpsa+  
WtlIrdc  
rx^pGVyg  
E,C<ox4e  
8E0Rg/DnT  
W/?D}#e<4  
*]Vx=7D  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 r0S7e3xb  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Ir}&|"~H
 
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Wm3H6o*  
RbrvY  
possM'vC  
SULWPH5Pr  
6. 对衍射级次效率的影响 YHKm{A ]  
DI$zyj~3  
E+7S:B  
粗糙度参数： C %EQ9Iq6r  
 最小特征尺寸：20nm }.T$bj1B;V  
 总的调制高度：200nm 1 1p\ z  
 高度轮廓 .R-:vU880  
=,0E3:X^  
Ap97Zcw  
; 9'*w=V  
s;5PHweWf  
 效率 *dKA/.g  
YJ75dXc&&  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 z%;\q$  
t*D[Q$v  
(bT\HW%m  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 47icy-@kg  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 m,.d< **  
k| jCc  
2"i<--Y  
)8Q|y  
 效率 W)9KYI9u  
FlkAo]  
 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。 K=B[MT#V{2  
O~t5qnu/}  
粗糙度参数： wCI.jGSBW  
 最小特征尺寸：40nm <R!qOQI  
 总调制高度：200nm b(XhwkGVq  
 高度轮廓 gK%&VzG4  
,,G0}N@
7s  
$*@mxwMQ}  
HV?awc  
 效率 Jl9T[QAJn1  
^SjGNg^ 7D  
:V_$?
S  
s!+?)bB  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 YTGup]d  
uZQ)A,#n;  
JT:9"lmJz,  
粗糙度参数： WQ*$y3%  
 最小特征尺寸：40nm z_Qw's  
 全高度调制：400nm p@Qzg /X  
 高度轮廓 o0<T|zgF5,  
+HfjnEbtBs  
\Xkx`C  
 效率 I|`K;a  
6dinC <[}  
VK
NCK  
.z{7 rH  
8XY4  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 RL&*.r&  
v =u|D$  
7. 总结 Y&j6;2-Z  
 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)。 iYnw?4Y  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 I{RktO;1  
 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。 Z4(2&t^  
 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。 {$s:N&5  
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