[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"7%*n."2  
u~n*P``{  
1. 建模任务 v+uq  
pSp/Qpb-B  
eqbQ,, &  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 1O@ qpNm  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 m3W:\LTTp  
eJA$J=^R;  
2. 建模任务：正弦光栅 {Q],rv|;  
_+PiaJ&'  
x-z方向(截面视图) 3qJOE6[}%  
Q^X  
li'h&!|]  
光栅参数： A>WMPe:sSS  
 周期：0.908um 4?Pdld  
 高度：1.15um [8|Y2Z\N
 
(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) r09gB#K4  
Qt`hUyL  
3. 建模任务 +GCN63nX  
O b'B?  
y4*i V;"  
su;u_rc,  
U-Ia$b-5!  
 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。 0_'(w;!wq:  
zh`!x{Z?^  
 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。 ZoX24C
'  
)!6
JSMS  
&*2\1;1tB  
2gM=vaiH=  
4. 光滑结构的分析 k(LZ,WSR  
Gl8D GELl;  
|dIP &9  
zVN/|[KP4  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 $pW6a %7  
 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% ;pe1tp  
Z]?Tx2|7  
)9/.K'o,dy  

Ed
GA#i3  
5. 增加一个粗糙表面  x{K^u"  
9/A$3#wF  
aAM!;3j]B`  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 l{b<rUh5W  
 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。 UNLmnj;-Q  
VB>KT(n-b  
:QKxpHi  
&Tz@lvOv%  
GX2aV6}  
<Z{pjJ/  
&L7u//  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
wq yw#)S  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 LX<arHz  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 |-Rg].  
0IZaf%zYc  
;+v5li  
Pdgn9  
6. 对衍射级次效率的影响 bVfFhfh*  
V11(EZJ/j  
nW)-bAV<  
粗糙度参数： ]U[y3  
 最小特征尺寸：20nm W,sU5sjA  
 总的调制高度：200nm s|er+-'  
 高度轮廓 Y~I$goT  
0|6]ps4Z7  
E :gS*tsY  
RF3?q6j ,  
u&4CXv=  
 效率 2MT_5j5[N  
:Y? L*  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ` =ocr8c  
:~uvxiF  
(<M^C>pldf  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 3[q&%Z.  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 F; upb5  
nsT]Yxo%M  
|gXtP-  
E`E$ }iLs  
 效率 $}&r.=J".  
(CUrFZT$  
 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。 \.0cA4)[$  
V[9#+l~#  
粗糙度参数： }
E o\=>l7  
 最小特征尺寸：40nm {;:QY1QT  
 总调制高度：200nm \R"}=7  
 高度轮廓 X?6E0/r&9  
XOOWrK7O  
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i&  
!v/j*'L<M}  
 效率 '(ZJsw  
*[ ' n8Z  
>Xz=E0;^Ua  
bxxazsj^  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^oZz,q
 
'eM90I%(  
Z)V m,n
g  
粗糙度参数： FI.Ae/(U  
 最小特征尺寸：40nm wEQ7=Gyx  
 全高度调制：400nm Kmk}Yz  
 高度轮廓 25bbuhss  

"o| f  
"hE/f~\  
 效率 /5x~3~  
It5U=PU  
*.'9eC0s  
A~2U9f+\  
^A&i$RRO  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 ">{Ruv}$  
Z`FEB0$  
7. 总结 \>B$x@-wg  
 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)。 K;n2mXYGM  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 96V@
+I  
 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。 8LI aN}  
 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。 %NyV2W=~X  
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