[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。 i#98KzE  
yg.o?eML  
1. 建模任务 E{0e5.{  
+BeA4d8b  
)DmydyQ'  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 mqHcD8X  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 mv>0j<C91  
IQ$!y,VJ  
2. 建模任务：正弦光栅 wFF,rUV  
6cd!;Ca
 
x-z方向(截面视图) No"i6R+  
\q?^DI:`   
w$IUm_~waa  
光栅参数： [[HCP8Wk  
 周期：0.908um v4Wq0>o  
 高度：1.15um [O<F`u"a
 
(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) [(2^oTSRaq  
mKjTJzS  
3. 建模任务 whYk"N  
(kVY\!UAt  
>|, <9z`D  
zJP jsD]  
`v@Z|rv
,  
 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。 ZR -RzT1  
3b\s;!  
 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。 @D=B5f@(o  
6/#+#T  
2<9K}O
f  
t #Kucde  
4. 光滑结构的分析 uB^"A ;0v  
Z'`\N@c#  
z:Tj0<A'  
tH&eKM4
G  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 *#E_KW1RV  
 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%  5k@T{  
u:']jw=f  
oQrfrA&=M  
\9@}0}%`  
5. 增加一个粗糙表面 Y[vP]7-  
mhv6.W@  
R<gAx
O%8  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Y@:l!4DI  
 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。 jygUf|  
2q]ZI  
50dN~(;p  
Q|P M6ta  
#'O9Hn({  
ob8}v*s  
wh8;:<|  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 lz6CK  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 tV_3!7m0$  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 |=v,^uo  
wl%ysM|x  
&>+5 8  
5FuV=Yuc  
6. 对衍射级次效率的影响 w)* H&8h@  
Du +_dr^4  

Yr~wsE/  
粗糙度参数： 4OLYB9HP_  
 最小特征尺寸：20nm ~:k r;n2  
 总的调制高度：200nm rXzq:  
 高度轮廓 J zFR9DEt  
4YI6&  
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yPT o,,ca=  
`n-/~7  
 效率 ?u&|'ASo  
r_+!3   
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 RhmkpboucC  
l" ~ CAw;  
a!4p$pR  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ?./fVoA]V  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 `KLr!<i()  
?Fl O,|   
(w2lVL&  

T%9t8?I  
 效率 }6pr.-J  
ns~bz-n  
 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。 7)1%Z{Dy  
&hI!0DixX  
粗糙度参数： _t;^\"\  
 最小特征尺寸：40nm :-U&_%#w  
 总调制高度：200nm #@w/S:KbJt  
 高度轮廓 (VmFYNt&  
(pM&eow}  
O(-6Zqk8Q  
b@=H$"  
 效率 z79oj\&[  
tUZfQ  
0FH.=   
P.Cn[64a+@  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 E_$nsM8?  
k:iy()n[  
rx;;|eb,  
粗糙度参数： 7JuHa /Mv  
 最小特征尺寸：40nm ZybfqBTD&c  
 全高度调制：400nm =aQlT*n%3  
 高度轮廓 :6%ivS  
*kZH~]  
{/N8[?zML  
 效率 ;XyryCo  
G#f3 WpD  
G(shZ=fq  
.waj.9&[l  
w'_|X&@H  
 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。 Z  eY*5m  
ki2`gLK  
7. 总结 xT* 3QwK  
 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)。 &}C-W* f,Z  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 lb*;Z7fx<'  
 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。 0|K<$e6IH  
 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。 \kY:|T  
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