[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。 8 #_pkVQw:  
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1. 建模任务 &."$kfA+  
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d54iZ`  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Y6` xb`  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 I|Oco?Q"  
*_(X$qfoW  
2. 建模任务：正弦光栅 tW\yt~q,  
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x-z方向(截面视图) <!OBpAq  
LOh2eZ"
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光栅参数： %~u]|q<{  
 周期：0.908um cU1o$NRx  
 高度：1.15um L5&M@YTH  
(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) _D '(R  
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3. 建模任务 nV'1 $L#  
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UcRP/LR%C  
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O0 'iq^g  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ~tDYo)hH8  
SE'Im  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 iC"iR\Qu  
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4. 光滑结构的分析 iq#{*:1  
D6"=2XR4n  
J4Gzp~{  
AO#9XDEM  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 >3 o4 U2  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% M\ATT%b:  
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P}R:o  
nm^HL|  
5. 增加一个粗糙表面 !/FRL<mp  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 I
/E9:  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 7J'%;sH  
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I^NDJdxd  
I"Oq< _  
2t= =<x  
c=m'I>A  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 i]8O?Ab>?  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 'eM0i[E+`  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 r!:yUPv  
D,#UJPyg  
c=!>m  
6o't3Peh  
6. 对衍射级次效率的影响 = Xgo}g1  
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nwy%5.Z  
粗糙度参数： |T:R.=R$~  
 最小特征尺寸：20nm
Z#[?~P  
 总的调制高度：200nm JEjxY&  
 高度轮廓 sf*4|P}  
%rwvY`\  
!KHgHKEW^  
Dqy`7?Kn  
ddHl&+G  
 效率
I)rnF  
7KC>?F  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 \ .xS  
4fLRl-)  
'|8dt "C  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )[rVg/m  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 lF}[ YL  
;[<(4v$  
sd%j&Su#4  
sJ6.3= c  
 效率 d |17G  
ASqYA1p.  
 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。 { I#>6  
5`h$^l/  
粗糙度参数： `Ba]i)!  
 最小特征尺寸：40nm kx,.)qKk  
 总调制高度：200nm lQ8hY$  
 高度轮廓 "\|P6H  
rc_m{.b  
.NOAp  
Gwd38  
 效率 &@iOB #H  
zxR]+9Z
h  
Hw \of  
[.#nM  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 2`o @L  
X^\D"fmE.  
'ZbWr*bo  
粗糙度参数： 3h7RQ:lUi  
 最小特征尺寸：40nm bRAD_  
 全高度调制：400nm gAAC>{Wh  
 高度轮廓 C4+DZ<pE  
"i0>>@NR'  
Xf u0d1b  
 效率 &8$v~  
#Oka7.yz  
aTcz5g0"  
(/:m*x*6  
@KQ>DBWQM  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 '=dQ$fs  
T^v763%  
7. 总结 sT^R0Q'>  
 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)。 \.LjA_  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 8$IKQNS  
 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。 L FWp}#%  
 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。 YBt=8`r  
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