[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。 c85O_J  
.h!9wGi`  
1. 建模任务 X}?ESjZJ  
@>CG3`?}  
xcnt?%%M  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 z0;9SZ9  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 %Il;
B~t  
cb4b,Ri  
2. 建模任务：正弦光栅 @LHtt/&  
`~|DoSi^d  
x-z方向(截面视图) -Y2&A$cM  
3f,u}1npa*  
>eu `!8  
光栅参数： hOl=W |)v  
 周期：0.908um L-MiaKcL  
 高度：1.15um ,0FwBK  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) sxt`0oE  
j^rYFS w:Q  
3. 建模任务 p/4S$ j#Tn  
&EGY+p|2Y  
/Q]:Uf.J  
sD
.6"w7}  
(Q\\Gw  
 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。 EuLXtq  
(}6wAfGo  
 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。 C*$|#.l  
]|;7R^o3|  
*|sxa#  
z,M'Tr.1|  
4. 光滑结构的分析 Sr-|,\/O  
(UXv,_"nU  
FBcm;cjH  
N:A3k
p  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 P~o@9
RV-  
 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% l~4_s/  
u1wg C#  
{ _-wG3f|  
>@z d\}@W  
5. 增加一个粗糙表面 ;Sy/N||  
otoBb^Mz  
Jm%mm SYK  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 p|b+I"M  
 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。 {WIY8B'c  
VPdwSW[eM  
9=H}yiJz  
$+0=GN  
B<(Pd  
4n#YDZ  
9/FG,9  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 _s2m-jm7  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 7&=-a|k~  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。  4c  
p1Y+
 
-3u@hp_  
%3ou^mcj  
6. 对衍射级次效率的影响 : x>I- 3G  
Ng?apaIi@~  
Sb'N];  
粗糙度参数： =DGn,i9  
 最小特征尺寸：20nm $+A%ODv  
 总的调制高度：200nm Gv!BB=ir(  
 高度轮廓 "w(N62z/  
#Tup]czO  
<Z2(qZ^Z  
nXv 7OEpTx  
E]e,cd  
 效率 GU:r vS!  
)!'Fa_$ e  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 @47[vhE  
;r gH}r  
A
*G )CG  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm oNiToFbQu  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 av'd%LZP  
zJz82jMm  
A4~D#V  
x:!C(Ep)  
 效率 x{=[w`  
Pz5ebhgq  
 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。 R;0W+!fE  
!w @1!Xpn1  
粗糙度参数： M(_^'3u  
 最小特征尺寸：40nm +9F^F>mu  
 总调制高度：200nm 6U;Jg
_zS  
 高度轮廓 gJ<@;O8zu0  
%bCcsdK  
Es.toOH$S  
6V.awg,  
 效率 +io;K]C  
04I6-}6  
&>&dhdTQ  
[ c ~LY4:  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 =-OCM*5~S  
34X(J-1\|i  
>k$[hk*~  
粗糙度参数： B, QC-Tn  
 最小特征尺寸：40nm C1ZFA![  
 全高度调制：400nm X{0ax.  
 高度轮廓 hEyX~f  
Y{%4F%Oy  
UgF)J  
 效率 ]&3s6{R  
Zp/qs z(]  
K[iY{  
e8~62O^  
<7vIh0  
 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。 D)H?=G  
j\XX:uU_
 
7. 总结 b5iIV1g  
 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)。 4@/q_*3o  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 [(D}%+2   
 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。 *Gk<"pEeS  
 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。 sf.E|]isW  
LU-#=1Q