[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。 &;PxDlY5  
4n,&,R r#  
1. 建模任务 7oZ:/6_>  
EP>u%]#  
k+QGvgP[4@  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 SmXoNiM"y  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 iI GK"}  
F^dJ{<yX  
2. 建模任务：正弦光栅 [4Q;(67  
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x-z方向(截面视图) '6N)sqTR  
5`h 6oFxGp  
e!u]l  
光栅参数： ;&d#)&O"e  
 周期：0.908um YidcVlOsO  
 高度：1.15um O8;/oL4 U  
(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) V,r~%p  
cU;Bm}U  
3. 建模任务 wNa5qp 0  
M;A_'h?Z  
f)sy-o!  
%. 1/#{  
1}VaBsEV  
 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。 K V5 '-Sv1  
Bii'^^I;?  
 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。 !)a_@d.;i  
CJ<nUIy'z  
rPk|2l,E,3  
E%w^q9C  
4. 光滑结构的分析 :zL)O  
2ZK]}&yC  
LOUP  
J|WE&5'  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 >LBA0ynh {  
 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% BA\aVhmx  
^4sfVpD2!  
&d6@SQ  
[Uup5+MCv  
5. 增加一个粗糙表面 Sz5t~U=G  
%a/3*vz/I%  
+tPBm{|  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 5FZw (E  
 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。 %+*=Vr  
Q}#Je.;  
Lx,=Up.  
"L3mW=!*  
]\*^G@HA2  
$zP5Hzx  
a_Y<daRO  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 zQ,rw[C"W  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 4c5BlD  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ;UQza ]i  
$tZ {>!N  
h'*v$lt  
Y4k2=w:D  
6. 对衍射级次效率的影响 %]+R>+  
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4l 67B]o  
粗糙度参数： 5%}e j)@  
 最小特征尺寸：20nm GLsa]}m,9  
 总的调制高度：200nm i$NlS}W  
 高度轮廓 8?Zhh.  
,@ '^3u  
5%jhVys23  
TUfj\d,  
ZJ3g,dc  
 效率 A-!e$yz>  
'|[!I!WB`  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 #8Bh5L!SJ1  
&5 "!0  
>V6t
L;+  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm &J3QO%  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 V_h&9]RL  
@:>]jp}uq  
D,")n75  
n\+c3  
 效率 0he3[m}Nr  
X
.b8qbnq[  
 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。 "<iH8Mz
Z  
4\n ~  
粗糙度参数： 'D21A8*N  
 最小特征尺寸：40nm Go%Z^pF3CO  
 总调制高度：200nm x?L[*N_ml  
 高度轮廓 N`
W[Q>n  
m//(1hWv7  
3X{=*wvt  
T!hU37g h?  
 效率 h@z(yB j:0  
56o?=|  
(0qdU;  
V&_5q`L  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 y= ILA  
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HPT9B?^  
粗糙度参数： J680|\ER  
 最小特征尺寸：40nm R9yK"  
 全高度调制：400nm P$@5&/]  
 高度轮廓 t9PS5O ;  
#cQ[ vE)y  
`ge{KB;*n#  
 效率 -{ZTp8P>  
WW;S  
R$*{@U  
e@L'H)w,  
T.HI $(d  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 _-Aw`<_*-  
u:N/aaU=  
7. 总结 9h$-:y3  
 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)。 q]5"V>D \  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 -Tk~c1I#`  
 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。 >.#uoW4ZV  
 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。 "31GC7  
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