[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。 >!CH7wX  
`1DU b7<  
1. 建模任务 +G>aj'\M|  
`V$cz88b  
k0Oc,P`'*  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 =W97|BIW,  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 jCdZ}M($  
GhaAvyN  
2. 建模任务：正弦光栅 C&qDvvk  
X*D5y8<  
x-z方向(截面视图) L8%=k%H(1  
9;'>\ImI  
#0#V$AA>  
光栅参数： V_ avaE  
 周期：0.908um b3jU~L$  
 高度：1.15um l93
Q"*_  
(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) |O #wdnYW  
BUboP?#%)  
3. 建模任务 as\)S?0`.  
C[HE4xF6  
H znI R  
`-E.n'+  
Fb$5&~d  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 SvCK;$:  
c9/ 'i  
 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。 A@lhm`Aa  
?Ix'2v  
:ok!,
QN  
+$an*k9  
4. 光滑结构的分析 @/Wty@PU  
C=pPI
  
ph5xW<
VNP  
+5seT}h  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 WL*W=(  
 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% 6='_+{   
z.\[Va$@l  
~P_d0A~T  
|M0,%~Kt  
5. 增加一个粗糙表面 '44nk(hM69  
aL$c).hq0  
d(dw]6I6  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 /ltP@*bo  
 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。 ML9T(th6v  
1&>nL`E[3  
 Cq~ah  
kcZ;SYosj  
Rqd%#
v  
U+3PqWB  
t=@Jw  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 { <ao4w6B  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 JJZXSBAOU  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 bC,M&<N  
N!4xP.Ps  
>8{`q!=|~  
Rh-8//&vZ/  
6. 对衍射级次效率的影响 QYCNO#*  
R'a5,zEo/  
(B~V:Yt  
粗糙度参数： \?`d=n=  
 最小特征尺寸：20nm Ar{=gENn  
 总的调制高度：200nm lCs8`bYU  
 高度轮廓 "Jv,QTIcS  
\gk3w,B?E  
IUBps0.T\  
9W,}AWf:Y  
/x"pj3  
 效率 Y=wP3q  
e|+;j}^C  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 \~1zAiSd>#  
c75vAKZ2  
>p+gx,N  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 2|_Jup  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 /;(%Xd&:  
C?c-V,  
<raqp Oo&  
t>=y7n&q  
 效率 HjY-b*B  
:+V1682u  
 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。 Zp(P)Obs#  
pQ2)M8 gf  
粗糙度参数： Q*J ~wuE2  
 最小特征尺寸：40nm ?lw[  
 总调制高度：200nm 'C?f"P:X{  
 高度轮廓 QbKYB
 
X52jqXjg  
,Vn]Ft?n  
m$UT4,Ol  
 效率 v'~nABYH  
8`*9jr  
";Xb
r;N  
b2@x(5#  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 t 6
IaRD  
F'_8pD7  
S2GBX1  
粗糙度参数： gkn/E}K#  
 最小特征尺寸：40nm 8gKR<X.G  
 全高度调制：400nm jW0z|jr  
 高度轮廓 ->25$5#  
3g "xm  
3jdB8a]T_  
 效率 ?GfA;O  
JfINAaboi  
$0C/S5b  
*A9{H>Vq  
%v)'`|i  
 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。 KX}dn:;(3  
3\.)y49,1  
7. 总结 1? hd  
 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)。 ={0{X9t?'j  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ?4?j
G3p  
 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。 R;,HtN  
 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。 l6U'  

经典，学下。。。，，