[分享]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。 n }TTq6B  
o KlF5I  
1. 建模任务 03] r*\  
#yX^?+Rc  
R'r|E_  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 a0)vvo=bz  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ^Jn|*?+l  
[(!Q-8  
2. 建模任务：正弦光栅 Jfe~ ,cI  
Lq%[A*`^  
x-z方向(截面视图) .^BWR  
KZi+j#7O  
;+r0 O0;9  
光栅参数： e5FCqNip'  
 周期：0.908um <kROH0+  
 高度：1.15um Fu#Y7)r  
(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) <%he o  
7Y4%R`9H  
3. 建模任务 :S#eg1y.w]  
i4 P$wlO  
_AVy:~/  
y B1W>s8&  
VN?<[#ij  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 zkH<aLRB  
qmQFHC_  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 }1l}-w`F  
0H;"5  
byp.V_a}/  
D5}DV  
4. 光滑结构的分析 _Wq7U1v
`  
Z=0iPy,m>  
imC&pPBB/G  
//VG1@vaVX  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 (69kvA&|q  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% M_yZR^;^-  
:p,c%"8  
w($XEv;  
hU |LFjc  
5. 增加一个粗糙表面 GcPB'`!M  
~_(!}V
 
bBd*}"v^"  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 R/yPZO-U  
 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;@`Yi.WQ  
4&#vU(-H  
77)OW$G  
^!N;F"  
y[TaM9<  
A)=X?x  
<t% Ao,"  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 dP$y>%cB  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 *9\oD~2Y  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 8Ng))7g!  
LPtx|Sx![  
u0<d2Y  
<6~/sa4GN  
6. 对衍射级次效率的影响 {6REfY c  
F0DPS:c  
G:H(IA7Z  
粗糙度参数： Z?.:5#  
 最小特征尺寸：20nm Lx|w~+k}  
 总的调制高度：200nm ,:\zXESy4  
 高度轮廓 37GHt9l  
cj,&&3sbV  
HJ2O@e  
p?EEox  
_p3WE9T  
 效率 ',v0vyO8  
3/]f4D{MMY  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 X7(rg W8  
So3,Z'z=  
F5b]/;|  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ^v()iF !  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 aC $h_  
bYRQI=gW':  
4c493QOd  
67EDkknt  
 效率 wFH(.E0@Q  
F<XD^sO  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 4kN:=g  
J\,@Bm|1n{  
粗糙度参数： YQlpk@X`2  
 最小特征尺寸：40nm :{e`$kz  
 总调制高度：200nm ~}FLn9@*  
 高度轮廓 n~L'icD[  
0:nt#n~_  
DY%T`}  
[m@e^6F0U  
 效率 iyHp$~,q?t  
ixUiXP  
aG8;,H=%,  
2n\i0?RD  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 O>{t}6o  
e3bAT.P  
s`dkEaS  
粗糙度参数： B@:XC&R^  
 最小特征尺寸：40nm wZ#~+ }T  
 全高度调制：400nm TO8\4p*tE  
 高度轮廓 J^e|"0d  
,& {5,=  
4%W
n}@  
 效率 *PA1iNdKS  
=h1 QN  
2T{-J!k  
^Ypb"Wx8  
Rg!aKdDl$  
 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。 a|^-z|.  
%[31ZFYB  
7. 总结 y0Q/B|&[  
 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)。 Yqj.z|}Nb  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 }@t'rK[  
 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。 F'T= Alf  
 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。 1+y6W1m^R  
jTxChR  
m$G?e9{  
QQ：2987619807 W.7d{ @n