[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。 }0|,*BkI m  
do%6P^qA  
1. 建模任务 a4L8MgF&$-  
*^Wx=#w$V  
=\?KC)F*e  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 /WB^h6qg  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 4r5?C;g  
M"#xjP.  
2. 建模任务：正弦光栅 uJm9h
(xq  
>c?Z.of  
x-z方向(截面视图) ZPY#<^WOzr  
)avli@W-3j  
DnP>ed"M!  
光栅参数： HkD6aJ:kA!  
 周期：0.908um TP[<u-@G  
 高度：1.15um  =h\,-8  
(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) mHUQtGAVQ  
[&y{z-D>  
3. 建模任务
JVFn=Mw  
\SS1-UbL  
E=3<F_3W  
A$Mmnu%  
l_y:IY$"  
 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。 (u+3{Eb  
*f=H#  
 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。 Mk7,:S  
x-+Hy\^@|  
L\
XnTL{  
pM=@  
4. 光滑结构的分析 n:,At]ky  
?`,<l#sj  
"m.jcKt  
/\hybx'  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 +LCpE$H  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% yf*^Y74  
eYMp@Cx  
D$d8u=S  
u;GS[E4  
5. 增加一个粗糙表面 SZW`|ajH  
p?2\9C4  
Ly0^ L-~|  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 R$IxR=hMx  
 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。 Ds? @LE|  
fgK1+sW  
~oy=2Q<Z  
4!64S5(7t  
\wEHYz  
Z1 %"w*U  
:a @_GIC  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 GuPxN}n 5  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 $8vZiB!"  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 U,Ya^2h%  
U1}-]^\  
7)tkqfb]  
^pruQp1X  
6. 对衍射级次效率的影响 N"1o> !  
S=B?bD_,c  
$(/=Wn  
粗糙度参数： UKV0xl  
 最小特征尺寸：20nm (3~h)vaJ  
 总的调制高度：200nm }W^%5o87{  
 高度轮廓 ],#Xa.r  
\9j +ejGf  
q#B=PZ'NA  
viB'ul7o  
5]pvHc  
 效率 Z;Q2tT/F  
vqO d`_)  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 LK\L}<;1V  
Htl2CcZ  
fUj[E0yOF  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm pURtk-Fr2  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 3,`I\>No  
O*0%AjT
6  
6G.(o  
'EzKu~*  
 效率 s^f7w  
}C-K0ba7  
 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。 O|%03q(  
wW &q)WOi  
粗糙度参数： : EA-L  
 最小特征尺寸：40nm Zp
8\n:  
 总调制高度：200nm by07l5
 
 高度轮廓 t5O '7x  
s0r::yO  
vH1IVF"DS  
5j'7V1:2  
 效率 O2xbHn4  
`1Ui  
NM FgCL  
dfy]w4ETB  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 mok94XuK)  
2{U5*\FhVX  
lw+54lZX|  
粗糙度参数： YV%y KD  
 最小特征尺寸：40nm p^.qwP\P  
 全高度调制：400nm X$r5KJU
 
 高度轮廓
`JQw]\f4>  
gXJtk;  
O>R@Xj)M  
 效率 y{>T['"@  
}H#C<:A  
^VI\:<\{  
/]U),Lb
N  
oYx4+xH/  
 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。 J:Mn5hdK=  
)FQxVT,.  
7. 总结 uNKf!\Y  
 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)。 @LSfP  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 "+XF'ZO  
 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。 oUl0w~Xn  
 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。 g)dKXsy(F  
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