[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。 RU[{!E  
>Utn[']~  
1. 建模任务 im*XS@Uj  
k98-
-kc5  
[<OMv9(l'o  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 o1YhYA  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 R-Uj\M>  
cj5pI?@e)  
2. 建模任务：正弦光栅 Z;lE-`Z*(F  
ISOPKZ#F  
x-z方向(截面视图) *FOTq'%i  
jj.)$|&#`  
{9Y@?  
光栅参数： ca$D|3  
 周期：0.908um Jg: Uv6eN+  
 高度：1.15um u!;kBs  
(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) &a1ag
i7M  
_U'edK]R  
3. 建模任务 Y|KX:9Y@  
Z=n& fsE  
`[Kh[|  
cLJ|VD7  
\:^$ZBQr<n  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 7Nx@eoZ  
#& Rx(  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 L"#Tas\5  
babDLaC@  
RrGS$<  
awo=%vJ&  
4. 光滑结构的分析 v
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c]&(h L  
6lsU/`.  
;LthdY()n(  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 9OP d'f  
 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% vk.Y2 :  
YIt:_][*  
r=8]Ub[  
d$b{KyUA  
5. 增加一个粗糙表面 ,O $F`0>9A  
u=k\]W-  
P?\rRB  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 $Pl>T09d  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 CSwNsFDR%  
^:LF  
1rTA0+
h  
:cIE8<\%  
`Fu|50_@V  
Koahd=  
5|Vb)QBv%  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ~r&Q\G  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 H;Z{R@kf  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 <&b ~(f  
7A7K:,c  
l AE$HP'o  
g)xzy^2e  
6. 对衍射级次效率的影响 sRt|G  
Mp"] =  
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粗糙度参数： ZVgR7+`]#  
 最小特征尺寸：20nm 1b* dC;<  
 总的调制高度：200nm cidS/OH  
 高度轮廓 c-z=(Z  
5N`g  
q{n~s=  
7u o4F=%  
&A=d7ASN=  
 效率 _17c}o#`5w  
\MK)dj5uUJ  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 =@w};e#D  
_ 4Hf?m7z  

?W%3>A  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm B~yD4^  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Y13IrCA2  
efZdtrKgy  
SS(jjpe&,  
YWd:Ok0  
 效率 B=|yjA'Fg  
u\smQhQGE  
 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。 %Xkynso~  
y)Ip\.KV\  
粗糙度参数： i|.!*/qF  
 最小特征尺寸：40nm QF!K$?EU[  
 总调制高度：200nm :t^=~xO9  
 高度轮廓 Ho\K %#u
 
LEHlfB#z`@  
|;9OvR> A  
ax'Dp{Q  
 效率 aH,0+|  
};29'_.."x  
tul5:}x3
 
zSDiJ$Xk  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 TS-m^Y'R  
pr@8PD2%  
]+d.X]  
粗糙度参数： !i#;P9K  
 最小特征尺寸：40nm dy|r:~j3  
 全高度调制：400nm )wSsxX7:  
 高度轮廓 /HI#8  
gHYYxhW$  
Kgk9p`C(  
 效率 tdZ:w  
AkT_ZU>  
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9~Q.[ A  
}SUe 4r&4}  
 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。 sL+/Eeb` c  
U%w?muJW  
7. 总结 l$)pCo  
 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)。 "4n_MV>p  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Tet,mzVuu  
 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。 j~Rh_\>Q  
 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。 J|,| *t  

经典，学下。。。，，