[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。 F:g{rm[
  
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1. 建模任务 OT[m g4&  
s,v#lJ]d0W  
V[M#
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 L8zqLDi&  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 =s]{  
(0Qq rNs  
2. 建模任务：正弦光栅 J){\h-4  
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x-z方向(截面视图) =QfKDA  
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Qzhnob#C9  
光栅参数： #[W[|m  
 周期：0.908um 0q>lW &J  
 高度：1.15um 48Lmy<}*  
(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) @,&m`qzd+  
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3. 建模任务 gL"}53A  
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gJxVU41  
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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。 uq%3;#[0  
?v8k& q^q  
 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。 @>IjfrjV  
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4. 光滑结构的分析 $-?5Q~  
}.) 43(>]  
xJLO\B+gM  
Sc$wR{W<:
 
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ~&lJT  
 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% rOHW  
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Ju7C?)x  
5. 增加一个粗糙表面 X&?lDL7?  
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}!]x|zU.=  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ENWB|@B  
 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。 R(83E B~_  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 <GgtP55  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ?
< O  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 |id79qY7g  
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6. 对衍射级次效率的影响 XVDd1#h  
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粗糙度参数： VUC <0WV  
 最小特征尺寸：20nm $jed{N7Y  
 总的调制高度：200nm QS [B  
 高度轮廓 K

Ch  
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 效率 3hXmYz(  
y{`(|,[  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 U 'CfP9=  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 'ztL3(|X6  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 :DMHezaU  
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RCh$j&Tn  
v*H &F  
 效率 ]opW; |{e  
|J<pLz  
 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。 'lN*Ys iDi  
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粗糙度参数： sUbz)BS#.  
 最小特征尺寸：40nm Z6R: rq  
 总调制高度：200nm {yHB2=nI  
 高度轮廓 P~\a)Szy  
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Sj0 ucnuHi  
c+8>EU AW  
 效率 &e ?"5  
i.&Kpw9;m  
rwL=R,   
QtnM(m  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 hC|5e|S  
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\[[TlB>  
粗糙度参数： 8<yV  
 最小特征尺寸：40nm xTJSr2f  
 全高度调制：400nm CGd[3}"  
 高度轮廓 U0h)pdo  
H~?*KcZ 0\  
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 效率 "%oH@ =  
YN%=Oq  
8! H8[J  
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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。 K0O-WJ  
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7. 总结 S2rEy2\}:  
 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)。 ?iPZsV  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 }uF[Ra  
 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。 YN,y0t/cQ  
 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。 n|70x5Z?}J  
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