[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。
0W,.1J2*  
<+: PTG/('  
1. 建模任务 LzD,]{CC5  
Sz>Lbs  
Svm'ds7>  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 c"pu"t@/Z  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 vOU9[n N[  
j`%a2  
2. 建模任务：正弦光栅 .QB)Y* z  
Zn6u6<O=  
x-z方向(截面视图) 2{4f>,][  
FvDi4[F#  
{GG;/Ns{f-  
光栅参数： Jm,
tN/o*  
 周期：0.908um WU~L#Ih.V  
 高度：1.15um ?D=C8EX  
(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) c.}#.-b8  
j>Cp4  
3. 建模任务 d8&T62Dnd4  
ZC3;QKw>  
9/dADJe0b  
`W2 o~r*&  
{11xjvAD  
 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。 RAFdo  
w-LaSJ(T  
 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。 T}K@ykT  
Ym 1; /'  
%nyZ=&u  
-GYJ)f  
4. 光滑结构的分析 Z=s.`?Z  
7|(o=+Bt  
15M!erT  
N 'YzCq;M  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 X;CRy,  
 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% bCV_jR+  
S%3&Y3S  
O T .bXr~  
w6|l ~.$=  
5. 增加一个粗糙表面 z~#d@c\  
;jFUtG  
}B&+KO)  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 .yQ<  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 K?*p|&Fi?8  
N$M:&m3^  
9}'92  
c6tH'oV  
83_vo0@<6  
SDko#  
:]9CdkaU  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 oT"7O5v  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 S+GW}?!  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 lCGEd  3  

cq}i)y  
synueg  
Ys8D|
HIk  
6. 对衍射级次效率的影响 dUkZ_<5''  
~=?^v[T1  
0](V@F"~  
粗糙度参数： Bs^p!4=  
 最小特征尺寸：20nm ko6[Ej:TBo  
 总的调制高度：200nm d)L,kzN  
 高度轮廓 hI,+J>  
7E;`1lh7  
.Zr3!N.t  
$'COsiK7  
(Ji=fh+
  
 效率 fk\hrVP
 
`_(N(dm  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 %!]CP1S  
>w#&f
d  
lKV7IoJ&;  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm o_cAelI[!  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 B !Z~jT  
AA[?a  
p+16*f9,^  
CmdPa!4)  
 效率 BKQwF*<V  
j<}y(~  
 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)S4vqf}  
TmEh$M  
粗糙度参数： -*W\$P  
 最小特征尺寸：40nm 6NGQU%Hd  
 总调制高度：200nm Wx8n)  
 高度轮廓 2tZ\/6G<  
k]S`A,~  
Su*Pd;  
kcE86Y=|x!  
 效率 tLM/STb6  
na3lbwq  
YZz8xtM<2  
(VBO1f  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 !XO"lS  
XF?"G<2  
GSVLZF'+  
粗糙度参数： q1Ehl S  
 最小特征尺寸：40nm Y/qs\c+  
 全高度调制：400nm .cs4AWml<  
 高度轮廓 QPKY9.Rvv  
7mnZ,
gpb  
LcGG~P|ML  
 效率 oPrK{flm  
jk1mP6'P|  
/m h #o  
)V9wU1.  
(*Q8!"D^6  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 [y(<1]i-a  
OK%d1M^8j  
7. 总结 r(I&`kF<  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 {emym$we
 
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 TCK<IZKLqK  
 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。 'y|p)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。 ,AyQCUz{*?  

经典，学下。。。，，