[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。 \ ]kb&Qw  
u]]5p[|S  
1. 建模任务 #v~S",*.f  
y3@x*_K8  
li3PR$W V  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 $3]E8t  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 p~d)2TC4#  
O=#/DM;  
2. 建模任务：正弦光栅 Vhbj.eX.)  
giSG 6'WA  
x-z方向(截面视图) bWC~Hv  
y 8d`},  
k`2B9,z  
光栅参数： ;@7#w  
 周期：0.908um \MFWK#W  
 高度：1.15um 0oi5]f6g?8  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) LO$#DHPt  
f_5R!;  
3. 建模任务 N?mY|x\}wK  
'Qs3  
=:n[{/O=  
]/VIff  
UTK.tg  
 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。 bKt3x+x(  
kq1M<lk  
 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。 ,QHx*~9  
-B3wRAEt  
jKCqH$  
Eip~~2  
4. 光滑结构的分析 Xv5Ev@T  
P B6/<n9#  
1z};"A  
Y%?!AmER  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 4}_w4@(  
 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% ^K77V$v  
RSWB!-  
;cm{4%=Iqe  
Alk* "p  
5. 增加一个粗糙表面 $OFFH[_z  
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<T.3ZZ%  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 A^Hp#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。 "w|k\1D  
BE2\?q-  
FO'. a  
'xrbg]b%  
z5*O@_r+.b  
CIik@O*  
tSXjp  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 {}_Oo%IVGK  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
\q`+  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Q-dHR i
  
{8bY7NH|  
(zLIv9$  
n$![b_)*  
6. 对衍射级次效率的影响 E~g}DKs_5  
rgZrE;*;  
K{w=qJBM  
粗糙度参数： Zn 5m.=z  
 最小特征尺寸：20nm W4rw;(\  
 总的调制高度：200nm x#gmliF  
 高度轮廓 &qI5*aQ8T  
-qCJwz30  
-JO46 #m  
xo_k"'f+  
fm:{&(  
 效率 Pymh^i  
-K'84 bZ  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 n_Hnk4  
3^-)gK  
C<=p"pWw  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm <sFf'W_3{  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ;o@`l$O   
/sC[5G%  
nT.2jk+  
}]GK@nn7  
 效率 r|F,\fF  
L2O57rT2  
 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。 _ktSTzH0  
7<Js'\Z  
粗糙度参数： Mc3h  R0  
 最小特征尺寸：40nm Jsnmn$C  
 总调制高度：200nm -Jrc'e4K  
 高度轮廓 sF3 l##Wv  
:3*oAh8|  
0|Ft0y`+  
R]sjG
<  
 效率 l45F*v]^  
:Du{8rV  
d@4=XSj  
-^ ayJ73  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 1'pQ,  
^[z\KmUqt  
~4` ec   
粗糙度参数： zw9ULQ$#  
 最小特征尺寸：40nm knZd}?I*  
 全高度调制：400nm VzM@DM]=~  
 高度轮廓 61wG:  
iw;Alav"x  
acZ|H  
 效率 +hhbp'%  
\mit&EUh}  
Sh6 NgO  
5P2FNUKL  
] r+I D  
 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。 !m5\w>  
*YOnX7*Km  
7. 总结 RXvcy<  
 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)。 UiN ^x  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 {73DnC~N  
 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。 N5]68Fu'({  
 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。 -;.fU44O[#  

经典，学下。。。，，