[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。 s~]Ri:7~  
q3T'rw%Eh  
1. 建模任务 u` `FD  
h<6@&yzp  
U|uvSJ)X  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 /0!6;PC<  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 _tb)F"4V  
A"I:cw"KY  
2. 建模任务：正弦光栅 `WC~cb\  
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x-z方向(截面视图) q,^^c
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4B-v\3Ff  
光栅参数：  x76<u:  
 周期：0.908um /AjGj*O  
 高度：1.15um dW,$yH_  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) t{Q9Kv  
#J, `a.  
3. 建模任务 6@ET3v  
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.^l;3*X@  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 '
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 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 U"aFi  
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xqvG  
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4. 光滑结构的分析 P
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g(,gg1mG  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 o D*h@yL  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% kRTT ~  
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3O:Z;YP:<  
5. 增加一个粗糙表面 yw{GO([ZQ  
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e#0R9+"Ba  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 W.HM!HQp  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 m.&z:`x[  
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-nV]%vJ$R}  
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K`M8[ %S  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 =CFO
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 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Oq|RMl  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 f]qPxRw  
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6. 对衍射级次效率的影响 xeIt7b?#  
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粗糙度参数： ^I5k+cL  
 最小特征尺寸：20nm cE$<6&0  
 总的调制高度：200nm H]H*Ouu["e  
 高度轮廓 Ev,>_1#Xm  
uv%T0JA/  
P bj&l0C  
d!D#:l3;  
*_}ft-*w  
 效率 ;*BG{rkr  
MD1n+FgTu  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 }G]6Rip3  
U6t>UE6k  
(OLjE]9;  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm k-Hy>5;  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 +g(>]!swb  
|e!%6Qq3  
NoB)tAvw  
3,8<5)ds*  
 效率 ]o$aGrZ  
bX Q*d_]WT  
 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。 V8@VR`!'  
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粗糙度参数： b(Zh$86  
 最小特征尺寸：40nm 7y5`YJ}!  
 总调制高度：200nm _D1Uc|  
 高度轮廓 ?NOc]'<(G  
bBk_2lg=4)  
v-B{7 ~=#Z  
tg_xk+x  
 效率 T`mG+"O  
7hQXGY,q  
{0RwjPYp  
-GJ~xcf0  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 K|%.mcs4  
Z@2^> eC  
A=JPmsj.  
粗糙度参数： t6DgWKT6  
 最小特征尺寸：40nm "Rr)1x7  
 全高度调制：400nm 4 3V{q  
 高度轮廓 OyH>N/  
C jISU$O  
mhV
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 效率 &OQ37(<_  
'i+j;.  
S3 12#X(%  
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U2<8U  
 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。 !0!m |^c5  
x7J8z\b"O  
7. 总结 _^w&k{T  
 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)。 ~ES6Qw`Oe  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 N!!=9'fGF  
 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。 7IkNS  
 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。 ;O8'vp  
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