[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。 @+#p:sE  
d`7] reh  
1. 建模任务 3*JybMo"  
#[y
l;1)  
vJUB;hD  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 M?u)H&kEl  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 w!7/;VJ3d  
e,UgTxZ  
2. 建模任务：正弦光栅 O_Q,!&*6  
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x-z方向(截面视图) Wh_c<E}&  
%BLKB%5  
Q
jU"|$  
光栅参数： j=S"KVp9NF  
 周期：0.908um 0pOha(,~  
 高度：1.15um n#/m7  
(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) \ y",Qq?  
1<|I[EI  
3. 建模任务 P'~3WL4MKs  
7HFO-r118  
eqCB2u"Jq  
jQ}|]pj+  
c'R|Wyf  
 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。 Bx>@HU
 
a$8?0`(  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 =^vUb  
*2;3~8Y  
IPR396J+-  
>,vuC4v-  
4. 光滑结构的分析 +8I0.,'  
r |/9Dn%  
h
+(s/o?\  
blv6  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ]:fHvx_?`7  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% DI[Ee?  
9t1_"{'N1  
xpwzzO*U  
kw'D2692  
5. 增加一个粗糙表面 ^XVa!s,d  
%C<eR_  
8w'8n  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 yl%F<5  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 E@KK\m \e  
\gpKQt0  
^5}3FvW  
-X \vB  
OQvJdjST  
Qafg/JU  
N0PX
<$y  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 *
=l9gv&  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 [^f`D%8o  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 r%i{a  
1S:H!h3  
fHi+PEbR  
U"]i.J1  
6. 对衍射级次效率的影响 m>_'f{&u  
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<n{9pZ5.  
粗糙度参数： $@Fj_ N  
 最小特征尺寸：20nm DJ^JUVi  
 总的调制高度：200nm PYe>`X?  
 高度轮廓 R?Qou!*
]  
9HP--Z=  
VK#zmEiB  
v5o%y:~  
aXagiz\;  
 效率 e|P60cd /  
edQ><lz  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 I_rVeMw=  
_?"J.
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{ex]_V>  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm {PKER$C  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 T5h[{J^  
b+>godTi_  
3'wBX  
c
g5DyQ(  
 效率 "oQ@.]-#  
mqL+W  
 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。 %y q}4[S+o  
g
nGw7V  
粗糙度参数： ;Mz]uk  
 最小特征尺寸：40nm NO1PGen  
 总调制高度：200nm n|.;g!QDA  
 高度轮廓 :lAR;[WFS  
>+r2I%  
tj3p71%  
y~fy0P:T  
 效率 1tDN$rM5  
vuf|2!kh/  
nL?B  
>Vvc55z  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 :vjbuqN]  
;#due  
0/Csc\Xl  
粗糙度参数： 0U<9=[~q7@  
 最小特征尺寸：40nm >&R|t_ypw  
 全高度调制：400nm A{QS+fa/  
 高度轮廓 R~i<*  
\3l;PY  
Vk"QcW
  
 效率 VYBl0!t  
= U5)m  
>Ry4Cc  
]WG\+1x9  
^6`U0|5mRX  
 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。 p82qFzq#  
z)26Ahm TV  
7. 总结 i< ih :  
 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)。 7Q
`4*H6  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 [;(|^0  
 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。 SG~R!kN}Q  
 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。 Gi-tf<  

经典，学下。。。，，