[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。 ZP6x  
N pXgyD  
1. 建模任务 R+E_#lP_$  
'sRg4?PT  
Kr/h`RM  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 C~{NKMeC/m  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 5, -pBep<  
8Y\OCwO  
2. 建模任务：正弦光栅 Y:%m;b$]  
hB?,7-  
x-z方向(截面视图) kqD*TJA  
1iJ0Hut}d  
N&fW9s}  
光栅参数： O xT}I  
 周期：0.908um ut4r~~Ar  
 高度：1.15um }A1|jY)x  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) Yz=h"Zr  
j9URl$T:  
3. 建模任务 LAv:+o(m/  
9jO`gWxV8*  
5[,+\  
;GE26Ymqly  
djsz!$  
 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。 D[89*@v  
@sw9A93A  
 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。  ofMu3$Q  
nAo8uWG  
-RG8<bI,  
Z}8k[*.  
4. 光滑结构的分析 )o#6-K+b  
/!=U+X  
URYZV8=B~  
W/ g
|{t[  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 tYs8)\{  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% \G$QNUU  
FZe:co8Mu  
vG]GQ#  
C-llq
`(d  
5. 增加一个粗糙表面 o'C~~Vg).  
{y,nFxLq  
XC|*A$x,  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Dv<wge`  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 =X%!YZk p  
fy&#M3UA\U  
x3Nkp4=Xd  
;>NP.pnA
)  
,~
(|p`  
1ZT^)/G  
\un sh^M  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 VmN}FMGN  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 !|:RcH[  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 GI4?|@%vD!  
gUl1CH&  
Iq{o-nq  
w6vLNX  
6. 对衍射级次效率的影响 C<_Urnmn  
(O$}(Tn  
1p8:.1)q  
粗糙度参数： ]>5T}h  
 最小特征尺寸：20nm zhNQuK,L  
 总的调制高度：200nm gs?8Wzh90*  
 高度轮廓 /@VsqD  
8tU>DJ}0  
d]U`?A,  
]k[x9,IU\y  
Hi^35  
 效率 K[kds`  
+A@m9  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Nepi|
{  
^f9>l;Lb  
5J  ySFG3  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ton1oq  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 4S tjj!ew  
^w.]Hd2  
W!t{rI72  
6 jmrD  
 效率 z<!O!wX_aI  
le.anJAr  
 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。 rWA6XDM7  
h\(B#SN  
粗糙度参数： C,fY.CeI  
 最小特征尺寸：40nm x|8^i6xB  
 总调制高度：200nm 6D|p Qs  
 高度轮廓 JnY$fs*"  
_Hc%4I  
oB p3JX9_f  
qe<Hfp/p  
 效率 yNBv-oe5  
SAR= {/  
=NadAyv  
6ZcXS  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 msiu8E  
w8p8 ;@  
[ 7g><  
粗糙度参数： eTT)P  
 最小特征尺寸：40nm S`0NPGn;@[  
 全高度调制：400nm 5Q W}nRCZ  
 高度轮廓 |#k@U6`SG  
M7rIi\4K4  
:|rPT)yT]  
 效率 nq1 'F
  
/&r|ec5  
M*w'1fT  
sef]>q  
nBkh:5E5%  
 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。 &kzj?xK=(j  
(!3;X"l  
7. 总结 -}P7$|O&  
 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)。 V^TbP.  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Or8kp/d  
 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。 RbEKP(uw  
 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。 ;'0=T0\  

经典，学下。。。，，