[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。 YD@n8?~$$  
|z 8Wh  
1. 建模任务 QIWfGVc-  
)wb&kug-  
>OotgJnhC  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。  Qk)E:  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 J+:gIszsWT  
u|T
g*B  
2. 建模任务：正弦光栅 (j%;)PTe+&  
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x-z方向(截面视图) b
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光栅参数： D>`lN  
 周期：0.908um ibqJ'@{=e  
 高度：1.15um =}xH6^It  
(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) lmbC2\GT  
(kFg2kG  
3. 建模任务 of<(4<T  
>&?k^nI}J  
H]<@\g*l@P  
sqE? U*8.-  
3qVDHDQ?ZV  
 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。 ?(2^lH~6h  
S uo  
 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。 DRy,n)U&  
H"vy[/UcR  
abw7{%2  
ELgq#z  
4. 光滑结构的分析 tGVC"a  
]dU/;8/%  
J5j3#2l  
v$]eCj'  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Jr.4Y>;}e3  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% NzAMX+L  
o4Hp|iK&0  
Sft+Gb6  
G5hh$Nmpi  
5. 增加一个粗糙表面 %7[Z/U=  
s+7#Tdh
A  
grbUR)f<?-  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 sF!nSr  
 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。 i8+[-mh  
cwC-)#R']  
+-d)/h.7  
*)82iD  
01&J7A2  
tv\_& ({  
uNXKUJ V0  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 WJs2d73Qp  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 E,$5V^ 9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 W"&Y7("y  
6ntduXeNVh  
rhQv,F9  
m)oGeD( !  
6. 对衍射级次效率的影响 kY.3x#w  
e>~7RN  
am(jmf::  
粗糙度参数： k*"FMJG_  
 最小特征尺寸：20nm 5* 3T+OK  
 总的调制高度：200nm 's7 (^1hH  
 高度轮廓 'rSP@  
%5rC`9^  
0k):OVfm=  
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04}" n  
 效率 _=ziw|zI  
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B>.Uf"  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 /+g)J0
u  
KX
vBJA$  
%wk3&EC.  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm au~}s |#  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 dVe  
}n[<$*W^  
w$j!89@)  
HHXm 4}!;<  
 效率 GAY f.L"  
dWDM{t\}\  
 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。 bUS"1Tg]*6  
=lG/A[66  
粗糙度参数： c2fqueK|:W  
 最小特征尺寸：40nm *Iir/6myM  
 总调制高度：200nm 6E0{(*  
 高度轮廓 dp~] Wx  
[)L)R`  
R^ &nBwp  
p"ElO,\  
 效率 d@IV@'Q7u  
.^aqzA=]  
2uy<wJE>  
7'1 +i  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %IhUQ6  
zd-qQ.j0  
3,[#%}1(S  
粗糙度参数： 9?L,DThQ  
 最小特征尺寸：40nm RZr
Q^tI3"  
 全高度调制：400nm 1$1[6 \3v  
 高度轮廓 sBV})8]KM  
Lj#K^c Ee  
s6+`cC4  
 效率 u/S{^2`b  
w4%yCp[,  
bz4TbGg]  
Gr}lr gPS  
*Z:'jV<  
 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。 Eu)(@,]we  

0kOl,%Ey  
7. 总结 DSX.84  
 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)。 OD~B2MpM>  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 9#iv|X  
 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。 n)xLEx,  
 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。 T**v!Ls  

经典，学下。。。，，