[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。 m{+lG*  
"lN<v=  
1. 建模任务 /0SPRf}
p  
@&EE/j^  
>(%im:_  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 9iS3.LCfX  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 #/1A:ig  
to:hMd1T  
2. 建模任务：正弦光栅 mYt(`S*q  
Y>%A*|U%  
x-z方向(截面视图) UK&E#i  
z$;%SYI  
\dufKeiS&a  
光栅参数： HJg)c;u/2;  
 周期：0.908um hb? |fi  
 高度：1.15um  -U*XA  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) C: e}}8i  
ap;UxWq
x  
3. 建模任务 4eIu@ ";!  
VT'$lB%IK  
DC/CUKE.d  
vv%Di.V  
#axRg=d?K  
 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。 ,LzS"lmmo  
fJ\Ys;l[j  
 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。 }T(|\ X  
eh)J'G]G  

T6phD8#  
(!M
l2  
4. 光滑结构的分析 ={feN L  
dm,bZHo  
5l)p5Bb48c  
vZ|-VvG  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 7c;59$2(  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% z':
>nw  
AA05wpu8  
{nHy!{+qqG  
W:EXL@  
5. 增加一个粗糙表面 >Zmpsa+  
WtlIrdc  
rx^pGVyg  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 E,C<ox4e  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 8E0Rg/DnT  
W/?D}#e<4  
?58pkg J  
_0vXujz  
X.UIFcK^  
=BGc@:2  
d[SC1J  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 %FF S&vd  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 \sRRLDj%  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 
/!%P7F  
<D4)gRRo  
c\;}ov+  
~*2PmD"+:  
6. 对衍射级次效率的影响 twO)b"0  
_fa]2I  
_$=xa6YA  
粗糙度参数： Xr
iVHb  
 最小特征尺寸：20nm #lct"8  
 总的调制高度：200nm p.l]%\QI  
 高度轮廓 ZFdQZ=.'  
*`l>1)B>  
"
&2D6  
9r8{9h:  
<edAWc+  
 效率 ~Q]B}qdm  
G&Cl:CtC  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 =6+BBD  
Z;n}*^U  
xH'H! 8  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 47icy-@kg  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Dt+"E  
f}+G;a9Nj  
~F' $p  
"3hw]`a}  
 效率 'Y&yt"cs  
FlkAo]  
 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。 K=B[MT#V{2  
_nTjCN625  
粗糙度参数： wCI.jGSBW  
 最小特征尺寸：40nm }_gq vgI>p  
 总调制高度：200nm b(XhwkGVq  
 高度轮廓 gK%&VzG4  
Ak9W8Z}  
$*@mxwMQ}  
3PJ  
 效率 {+r?gJ  
2ag]p  
Ot,sMRk'  
T+~~w'v0  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 #2WBYScW0  
bMv9f J  
mS);bs  
粗糙度参数： ;N/c5+  
 最小特征尺寸：40nm =1esUO[nx  
 全高度调制：400nm ~XZ1,2jA/  
 高度轮廓 rgP$\xn-  
>T(f  
m|-O/6~  
 效率 l"cO@.T3  
D!X{9q}S1  
F-=er e  
,3Wa~\/Q  
g^]Q*EBa  
 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。 RL&*.r&  
v =u|D$  
7. 总结 Y&j6;2-Z  
 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)。 iYnw?4Y  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 "`3H0il;<  
 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。 Z4(2&t^  
 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。 D&oC1  
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