[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。 @+(a{%~7y  
&8@ a"  
1. 建模任务 `fUPq ;  
8e}8@[h  
:B1a2Y^"  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 [Ontip  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ^9 {r2d&c  
P(Z\y^S  
2. 建模任务：正弦光栅 q-4#)EnW  
?J's>q^X  
x-z方向(截面视图) 06fs,!Q@  
HFTDea+#  
x(bM   
光栅参数： X2to](\%X  
 周期：0.908um +8|r_z\A5a  
 高度：1.15um 
^=Egf?|[  
(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) 6I~{~YvB"  
Y"'k $jS-  
3. 建模任务 uW^W/S%'  
un(fr7NW  
.9KW|(uW  
vp..>BMJ  
9}Qrb@DT  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 .aE%z/@s=  
jS'hs>Ot  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 =%R|@lz_x  
Ll'!aar,  
(]*!`(_b  
MD=VR(P?eq  
4. 光滑结构的分析 l$eKV(CZ4  
31n|ScXv  
&{(8EvuDd  
u(P;) E"1  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ybgAyJ{J<  
 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% jN^09T49  
W5a>6u=g,  
a@U0s+V&a0  
NzuH&o][  
5. 增加一个粗糙表面 |4u?Q+k%%  
%QKRl5RM-  
Trwk9 +  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。
Rhil]|a/  
 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。 Mv^G%zg2  
rkC6-9V  
+yYSp8>  
1$adX  
{qkd63X  
{uuvgFC  
B^sHFc""V  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 tx
W<r8  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 qvhol  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 =| M[JPr  
8/* 6&#-  
5Pu
F]5  
2gbMUdpp  
6. 对衍射级次效率的影响 l#G }j^Q  
jt8% L[  
8ncgTCH:  
粗糙度参数： Al(u|LbQ  
 最小特征尺寸：20nm 9XPQ1LSx  
 总的调制高度：200nm %*wOJx  
 高度轮廓 zO07X*Bw  
IRW%*W#  
M`kR2NCi  
MOEB{~v`;  
U<lCK!85[  
 效率 `nDgwp:b"  
>4}2~;  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 #Zy-X_r  
Y8yRQzu  
LYY|8)Nj2"  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Q9 *N/2+  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 `X7ns?  
_F1{<" 4  
k$7@@?<  
%wp#vO-$  
 效率 Ck0R%|  
fjAJys)Q  
 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。 bUp ,vc*  
&G>EBKn\2`  
粗糙度参数： JyX7I,0  
 最小特征尺寸：40nm kGZ_/"iuO  
 总调制高度：200nm a+CHrnU\;  
 高度轮廓 fYzOT,c  
)2P4EEs[  
@9QtK69  
2S\~  
 效率 7gV"pa
  
NgnHo\)  
( |1 $zF+  
\ l+RX*  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 _r}oYs%1  
/WVnyz0  
M_2[Wypw  
粗糙度参数： '`Smg3T!~S  
 最小特征尺寸：40nm xwj%
X%2  
 全高度调制：400nm qK4
E:dD  
 高度轮廓 ul e]eRAG  
F`ifHO  
t/bDDV"  
 效率 }Vpr7_  
u|=G#y;3  
_|ucC$*  
In0kP"  
JqO#W1h~R|  
 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。 b+NF:-fO  
%3i/PIN  
7. 总结 byv(:xk|'e  
 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)。 &DFe+y~PR  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 j}chU'if  
 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。 Tv0|e'^  
 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。 daaEN(  
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