[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。 3x{t(  
Mo?~_|}  
1. 建模任务 \<JSkr[h!"  
b=yx7v"r  
y{ibO}s  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 !h"Kq>9T  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Rdvk ml@@  
q rJ`1  
2. 建模任务：正弦光栅 *X'Y$x>f  
mn, =i  
x-z方向(截面视图) be]bZ 1f  
@L<*9sLWh  
QdT}wkX  
光栅参数： ]zj9A]i:a  
 周期：0.908um SQBa;hvgM  
 高度：1.15um +giyX7BPJ  
(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)LMm7  
%HGD;_bhI  
3. 建模任务 UK595n;P  
6t>.[Y"v  
-I*^-+>H  
.AR#&mL9  
K&POyOvT  
 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。 .aO,8M  
#pP[xE"Y  
 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。 mg^I=kpk  
sD{Wxv  
B:5Rr}eY+  
K&vF0*gN3  
4. 光滑结构的分析 \|H!~)h$1  
f,h
 J~  
x'+T/zw  
15%w 8u  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 _-q.Q^  
 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% tjIl-IQ  
!nqUBa  
f\]sz?KY  
+

ln9c  
5. 增加一个粗糙表面 3.|S  
}SX,^|eN  
[$qyF|/K`n  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 SX<` {x&L  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 l==``  
wN@oYFoL  
3kw,(-'1  
AP68V  
0"kbrv2y  
kStnb?nk  
:}5j##N  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 oC<.=2]  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
d ^^bke$~  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 6g 5#TpCh  
4]yOF_8h  
1,6}_MA  
Lx\8Z=  
6. 对衍射级次效率的影响 "Ue.@>  
'10oK {m$  
S]bmS6#  
粗糙度参数： CLRiJ*U  
 最小特征尺寸：20nm <oR a3Gi(%  
 总的调制高度：200nm /35R u}c  
 高度轮廓 0rOfrTNOz%  
igIRSN}h  
RTE8Uq36  
Sm)Ha:[4  
iI\oz&!vH  
 效率 /JFUU[W  
qAAX;N  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Q9~*<I> h;  
s"0Y3x3  
+b.g$CRr  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm NL!u<6y  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 o^^rJk  
|%J{RA  
nH`Q#ZFz]?  
SOIHePmwK  
 效率 ZG>PQA  
lhYe;b(  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 {{B%f.  
P#RR9>Q  
粗糙度参数： Ka[t75~;  
 最小特征尺寸：40nm gG]Eeu+z   
 总调制高度：200nm OHeT,@(mh  
 高度轮廓 E8pB;\Z(  
MXw hxk#E  
!D@ZYK;  
]Bcp;D  
 效率 oE+R3[D?r  
U>cV|  
v*;-yG&  
%5eY'  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 +wEac g>>E  
=-8bsV/l  
X.Rb-@  
粗糙度参数： e4!:c^?  
 最小特征尺寸：40nm UaWl6 Y&Vu  
 全高度调制：400nm i>D.!x  
 高度轮廓 ?98("T|y;  
;%<,IdhN  
jFA
SX2.p  
 效率 QWD'!)Zb  
gu0j.XS^  
=h0,?]z  
n;@bLJ$W  
?\t#1"d  
 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。 pimtiQqC  
yKa{08X:  
7. 总结 Fx;QU)1l3  
 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)。 t"= E^r  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 cd(GvX'  
 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。 F({HP)9b  
 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。 8zRP(+&W  

经典，学下。。。，，