[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。 -meY[!"X  
_Gaem"k|  
1. 建模任务 H?a $o(  
Ewq@>$_!  
cDzb}W*UM  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 '1xhP}'3)  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ?G!~&  
2/tx5Nc  
2. 建模任务：正弦光栅 [^bq?w  
DpQWh+WRy  
x-z方向(截面视图) *h=>*t?I2  
5*-RIs! 2  
;hV|W{=w  
光栅参数： YTmHht{j#  
 周期：0.908um zxIP-QaA  
 高度：1.15um *5*#Z~dut8  
(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) qO8:|q1%;\  
e57R6g)4  
3. 建模任务 L6i|5 P  
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Jc}6kFgO6  
 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。 /{jt]8/;7  
:8@eon}  
 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。 &7>]# *  
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h(~/JW[  
Skr0WQ  
4. 光滑结构的分析 {X{S[(|  
s^IC]sW\%  
Fw{#4  
vM!2?8bEFd  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 _u u&?<h  
 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% :@"o.8p   
@>.aQE  
L(u@%.S  
}7b{ZbDI  
5. 增加一个粗糙表面 3!/J!X3L  
S9 $t9o  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 &!O?h/&X3  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 1#7|au%:)  
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X=Ar"Dx}}s  
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5mpql[v3P  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 4F0w+wJD  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 (Cq 38~mR  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 rP2h9Cb  
pY3/AO=  
+;,J0,Yn  
);TB(PQsBT  
6. 对衍射级次效率的影响 S{8-XiL,  
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i  
D
O-M0L  
粗糙度参数： NIQ}+xpC  
 最小特征尺寸：20nm =_iYT044p  
 总的调制高度：200nm jPZ+~:m+  
 高度轮廓 2)\MxvfOh  
.|g@#XIwe#  
NB'G{),)Z  
D]aQt%TL  
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9sexn]l  
 效率 d}Guj/cx,  
7kA+F+f  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 'jE/Tre^  
S^|`*%pq  
)m8Gbkj<  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm IBeorDIZ  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 x7^VU5w#  
LEtGrA/%@b  
k:j_:C&.  
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59 N0G  
 效率 qN' 3{jiPL  
ni2 [K`  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 v@SHR0  
Sw; kUJ  
粗糙度参数： 8(y%]#n  
 最小特征尺寸：40nm .=<s@Sg,t  
 总调制高度：200nm e1JHN  
 高度轮廓  "$J5cco  
N#RC;  
XRQ1Uh6  
G4'Ee5(o  
 效率 )6X-m9.X  
AY<L8  
bo<.pK$  
~8(Xn2  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ,YBO}l  
Bfo#N31F}  
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粗糙度参数： J?dz>3Rhx9  
 最小特征尺寸：40nm -EFdP]XO  
 全高度调制：400nm WoB'B|%  
 高度轮廓 RdyKd_0`Q  
|@1(^GX  
nVgvn2N/  
 效率 kb"Fw:0  
&J|I&p   
S *J{  
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R<Mp$K^b  
 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。 :%Iv<d<  
eFf9T@  
7. 总结 ]}l.*v\uK  
 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|h!06   
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 )=#Js<&3:  
 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。 a=y%+E'a'  
 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。 NX(+%EBcA
 

经典，学下。。。，，