[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。 x&m(h1h  
aSJD'u4w.a  
1. 建模任务 &Fjyi"8(r  
F[F NtZ  
8493O x4 O  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 "T<7j.P?  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 wAzaxeV=  
+%~me?  
2. 建模任务：正弦光栅 nLPd]%78>  
Y$j!-l5z  
x-z方向(截面视图) nrXKS&6  
F&3:]1  
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光栅参数： "-AFWWKtx  
 周期：0.908um g:p`.KuB  
 高度：1.15um [D?d~pB  
(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) V>UlL&V  
8= 82x
 
3. 建模任务 [(.lfa P  
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$YJi]:3&  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 |RqCI9N6  
Ys?0hd<cn  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 0Jd>V  
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4<5*HpW  
9+.3GRt7  
4. 光滑结构的分析 #!_ViG )2^  
e ^`La*n  
o>m*e7l,  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 r/0AM}[!*j  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% F<dhG>E9  
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5. 增加一个粗糙表面 oL!C(\ER
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 /R6\_oM  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 Wkr31Du\K  
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`>lY$EBG@[  
T)eUo  
mT;  
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B[?  
w7\ \m9  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ]
{0OPU  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 +vV?[e  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ,.;{J|4P  
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0a,B&o1  
6. 对衍射级次效率的影响 ws U@hqS  
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U0N6\+  
粗糙度参数： q!Z{qt*`um  
 最小特征尺寸：20nm Mi}k>5VT  
 总的调制高度：200nm zW[HGI6w  
 高度轮廓 Sg\+al7  
y~VLa  
a,n#E!zT?w  
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@Q!Tvw/  
 效率 zOy_qozk  
A+fXt`YNM  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 r*FAUb`bG  
j|[>f  
\"Qa)1|  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm e Dpt1  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 {rygIl{V  
YjPj#57+  
3wPUP+)c7  
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 效率 }1.'2.<Y  
3]7j,1^  
 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。 [?XP[h gd  
Ak3V< =gx  
粗糙度参数： [<jU$93E  
 最小特征尺寸：40nm /8"rCh|m-  
 总调制高度：200nm ^pqJz^PO.  
 高度轮廓 FgR9$ is+  
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 效率 ?0:=+%.  
QM7BFS;  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Sj viH  
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粗糙度参数： ,Z8)DC=  
 最小特征尺寸：40nm ROO@EQ#`Z  
 全高度调制：400nm TrQUhmS/!  
 高度轮廓 T5dnj&N ]  
M5N#xgR  
^3QJv{)Q  
 效率 t"vkd  
1=PTiDMJ<*  
c/l^;6O/!\  
ss`Sl$  
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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。 z00,Vr^m  
=}Yz[-I  
7. 总结 HKVtO%&  
 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)。 }q,dJE  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 StiWa<"c  
 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。 eAjsMED  
 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@>[  
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