[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。 N$=<6eQm  
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pjD{S~Y  
1. 建模任务 Z3#3xG5pl  
(iS9
4}-)  
e94csTh=  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Y+G4:  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 2+?M(=4  
xSLN  
2. 建模任务：正弦光栅 e|kYu[^  
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x-z方向(截面视图) WnIh( 0  
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光栅参数： %l5J   
 周期：0.908um 52%.^/  
 高度：1.15um (nV/-#*  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 8}S|iM  
4z$eT  
3. 建模任务 khEHMvVH  
a{)"KAP  
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Kk/qd)nk  
 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。 `#l_`j=r$  
5$O@+W!?@  
 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。 [(dAv7YbN  
q=6M3OnS>  
B6ys5eQ  
m$$U%=r>@  
4. 光滑结构的分析 sa*hoL18  
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7qnw.7p  
HF0J>Clq  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 8~
4{e,} ,  
 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% 1g|H8CA  
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b)`<J @&{  
5. 增加一个粗糙表面 8# 9.a]AX  
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-lLq)  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 h],_1!0  
 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。 aA\v  
O*c+TiTb  
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%)]{*#N4  
`+i<:,z-gs  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 jgukW7H  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 
r_Xk:  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Plt~l3_  
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H!7/U_AH  
6. 对衍射级次效率的影响 'S&5zwrH  
c!6.D  
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粗糙度参数： QDLtilf :  
 最小特征尺寸：20nm P PmE.%_  
 总的调制高度：200nm S{&;  
 高度轮廓 X$J  
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.`iOWCS  
@0+@.&Z  
fF<~2MiKw  
 效率 [9*+s  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 |"\A5v|1  
F DXAe-|Q  
NouT~K`'  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 'BtvT[KM  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 'V } -0  
q,kdr)-  
Fb.wm  
b$%W<D  
 效率 U H `=  
O &;Cca
 
 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。 Qp]V~s(  
Me2%X>;  
粗糙度参数： 7'CdDB6&.  
 最小特征尺寸：40nm AvH^9zEE(  
 总调制高度：200nm 4Bs '5@  
 高度轮廓 j%Usui<DL  
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oyK'h9Wt1  
[Vc8j&:L  
 效率 Qne@Vf kA  
7S}NV7  
q\/ph(HF  
4Zo.c* BZ  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 iTwb#Q=  
=YOq0  
PFu{OJg&  
粗糙度参数： Ja"?Pb  
 最小特征尺寸：40nm VMXccT9i!  
 全高度调制：400nm fl9`Mgu  
 高度轮廓 eD4X:^@  
yX0nyhq  
@j=:V!g2O  
 效率 r roI  
gE\&[;)DB  
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lK 5@qG#  
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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。 x8 _f/2&  
FC@h6\+a  
7. 总结 3K!(/
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 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)。 O`K2mt\%  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 2RG6m=Y8y  
 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。 -Aaim`06bv  
 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。 3:C)1q  

经典，学下。。。，，