[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。 @l~MY*hp  
@.v{hkM`  
1. 建模任务 }Szs9-Wns  
5e c T.  
pxQh;w  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。  9E  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 !4+@b s  
Q~)A fa{  
2. 建模任务：正弦光栅 dYp} R>+  
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x-z方向(截面视图) v,)vW5jGI  
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光栅参数： 2NWQiSz  
 周期：0.908um Y^}c+)t  
 高度：1.15um O['5/:-  
(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) ID$%4jl  
0d #jiG  
3. 建模任务 A@ 4Oq  
C +S>;1  
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 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 4mwAo  
P&9&/0r=_  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 [!>DQE  
bc*CP0t|  
[|oOP$u  
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4. 光滑结构的分析 ](sT,'  
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ynG@/S6)K  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 WR
fhxl  
 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% hGlRf_{  
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f!+G1z}iA  
M07==R7  
5. 增加一个粗糙表面 8/+x1,S%  
{qPu}?0
 
p& +w  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Xmaj7*f>p  
 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。 W)m\q}]FYz  
guWX$C-+1  
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$z*Y:vFP  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 >.f'_2#Z&  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 S|v")6  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 x
#,nR]C  
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8S*W+l19f  
^Y- S"Ks  
6. 对衍射级次效率的影响 5t-dvYgU  
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粗糙度参数： %$H~  
 最小特征尺寸：20nm z;d]=PT  
 总的调制高度：200nm E{B=%ZNnm  
 高度轮廓 NM:\T1  
I-?Dil3  
Dhy@!EOS  
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 效率 ppu WcGo  
NT}r6V(Aju  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 :M'V**A(  
{3{cU#\QA  
sGdlS&08(  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm g<&n V>wF  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 N! N>/9  
)r^)e4UI  
Fv(1A_~IS  
,
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 效率 h<8.0  
q V+gQ  
 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。 p2Fff4nQ   
a.O px
d  
粗糙度参数： [^4)3cj7}  
 最小特征尺寸：40nm h &R1"  
 总调制高度：200nm S[zX@3eZV  
 高度轮廓  l,n V*Z  
1ae,s{|  
y$7vJl.uS/  
5!pof\/a  
 效率 <*4BT}r,^2  
;I^+u0ga  
ra4$/@3n  
dvl'Sq<  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 9h$08l  
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粗糙度参数： !iO%?nW;  
 最小特征尺寸：40nm ".Q``
d&X  
 全高度调制：400nm (-:lO{@FsC  
 高度轮廓 +KzbaBK  
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sD!)=t_  
 效率 (WISf}[l;  
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X' ,0vK  
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 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。 sG6ts,={  
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7. 总结 &# ?2zbZ  
 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)。 yDil  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 k+D"LA%J  
 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。 ip`oL_c  
 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。 7l~d_<h  
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