[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。 AW@I,  
G S-@drZp_  
1. 建模任务 0|8c2{9X,  
`,ZsKxI  
v\ggFrG]  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Q9)/INh  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 <#w0=W?  
X b-q:{r1h  
2. 建模任务：正弦光栅 $Jo[&,  
uWR\#D'  
x-z方向(截面视图) F*hOa|7/  
$x]'6  
~}|)@,N'bm  
光栅参数： YC4S,fY`  
 周期：0.908um 6=2M[T  
 高度：1.15um 7{j9vl6  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 2SEfEkk  
Pq`]^^=be'  
3. 建模任务 %"V Y)  
tG(?PmQ  
0EfM~u  
8D[P*?O  
B*E:?4(<P  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 QbqEe/*$_  
}s{RW<A  
 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。 !
%r5  
TYW$=p|  
y/rmxQtP  
4AB7uw  
4. 光滑结构的分析 !'(bwbd  
=7ul
,  
?B@(W(
I  
Ee;&;Q,O.z  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 @U'I_`LL  
 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% .)|r!X  
fdGls`H  
#+V-65v  
sL]KBux  
5. 增加一个粗糙表面 p't>'
?UH|  
g76l@QYIU  
v|`f8M2  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 jSp4eq
 
 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。 ae( o:G  
:%Na-j9hV)  
Ss+e*e5Ht  
(D F{l?4x-  
ST1PSuC~  
&yN@(P)  
% \Nfj)9  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 $]EG|]"Ns  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 G\&4_MS  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 0TK+R43_  
_3-nw  
!Vl>?U?AN  
YpMQY-n  
6. 对衍射级次效率的影响 F-g(Hk|v  
H/'tSb  
@1ZLr  
粗糙度参数： vUh.ev0  
 最小特征尺寸：20nm 91|=D \8aE  
 总的调制高度：200nm @/i{By^C  
 高度轮廓 ,":_=Tf.  
Cp(,+dD  
{` Bgxejf  
afOb-G$d=  
9v&{; %U  
 效率 SFAh(+t  
1^rODfY0  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 {FyGh */  
3lYM(DT  
m@  b~  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm d51l7't  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 rSDS9Vf(  
Jx[Z[RO2  
99
/fI  
+o})Cs`|=A  
 效率 GPnd7}Tn  
\:ntqj&A|  
 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。 )TV4OT#  
OLpE0gZ.|`  
粗糙度参数： Uv'.]#H<  
 最小特征尺寸：40nm VKRj 1LXz  
 总调制高度：200nm is_`UDaB  
 高度轮廓 }wzU<(Rx  
b?`8-g  
\2,7fy'  
6Ouy%]0$I3  
 效率 ~9#[\/;"  
o =)hUr  
J8w#J  
WF#eqU*&  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Fa78y
Y+6  
g|_-O"l  
\P% E1c#  
粗糙度参数： CbTYt6DC  
 最小特征尺寸：40nm rxtp?|v9  
 全高度调制：400nm bm9@A]yP  
 高度轮廓 {iiHeSD  
g2p/#\D\J  
iDej{95  
 效率 =y.!Ny5A  
K
c~h  
I_xvg >i  
Stqlp<xy  
=jZ}@L/+  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 f,{O%*PUA  
#M$Gj>E%4  
7. 总结 ?u`+?"'H  
 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)。 :[f2iZ"  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 x#z}A&  
 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。 g/Q
hI  
 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。 8,
Iil:w  

经典，学下。。。，，