[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。 [#7y[<.P  
'rS'B.D  
1. 建模任务 =LXvlt'Q34  
cJP'ShnCh  
d@-wi%,^  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 +jp|Y?6Z  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 `Uzs+k-]  
nHSTeFI?  
2. 建模任务：正弦光栅 5{')GTdX>  
.=Pm>o/,  
x-z方向(截面视图) LkaG8#m1R  
M'^(3#ZU  
mYjf5  
光栅参数： ;xSRwSNDi(  
 周期：0.908um 8dc538:q}  
 高度：1.15um  pz$_W  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) Lb!r(o>8Cb  
BwJNi6,  
3. 建模任务 =f
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kfVZ=`p}  
w'd.;  
6/|U  
;)gLjF/F7  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 -dl}_   
?#4+r_dP  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 =Q@6c   
ab{;Z5O  
* !X4&#xP  
Z%Vr+)!4  
4. 光滑结构的分析 F\JLbY{x]  
=h(7rU"Yz  
!2(.$}E  
FnY$)o;  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 HP;|'b  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 9KXym
}  
m+H%g"Zj  
?F1wh2oq  
-=}b;Kf-  
5. 增加一个粗糙表面 1c'79YU  
B-$+UE>%  
i9KTX%s5^  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 kr#I{gF  
 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。 5|CzX X#U  
INOH{`}Ew  
B0v|{C   
Bn{)|&;  
rrAqI$6  
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oJ =.'  
3i6h"Wu`n  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 $1~c_<DN  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 >ZX|4U[$P  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 YtMlqF  
)qmFK .;%  
O'OFz}x),  
t|.Ft<c#  
6. 对衍射级次效率的影响 p(.N(c  
(oF-O{  
{(%~i37  
粗糙度参数： # J]~  
 最小特征尺寸：20nm $}db /hY*  
 总的调制高度：200nm dKb ^x^  
 高度轮廓 r( M[8@Nz  
+ZX.1[O  
TQ?#PRB  
KYf;_C,$  
@O'I)(To  
 效率 k
B V/rw  
9Yn)t#G'`F  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ac|/Y$\w  
g**5z'7  
}Fm\+JOS   
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm hD*(AJ  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 T!(sZf  
rEmwKZF'  
\TZ|S,FS  
dkpQZXi9%  
 效率 s@PLS5d"  
=D5wqCT(Q  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 y`6
\L$c  
L$kgK#T  
粗糙度参数： =6
fB*bNk]  
 最小特征尺寸：40nm BtzYA"  
 总调制高度：200nm js -2"I  
 高度轮廓 I )5<DZB9  
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e+{BJN vz  
.'&V#D0  
 效率 }qL~KA{&  
m2Q$+p@  
WU7cF81$  
Td&d,;  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 kf'=%]9#_T  
(Igu:=  
z>p]/Sa  
粗糙度参数： *x!LKIpv  
 最小特征尺寸：40nm ZL,8,;]  
 全高度调制：400nm 5x2L(l-2  
 高度轮廓 .zIgbv s  
%0zS  
~U3Seo }  
 效率 o[oqPN3$Y  
##GY<\",;  
^obC4(  
Fv A8T2-v  
e,"FnW  
 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。 /=@e &e  
MO TE/JG  
7. 总结
(-J<Vy]  
 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)。 GL`tOD:P"  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 gs>A=A(VYf  
 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。 nd.hHQ  
 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。 #QS?s8IrW  

经典，学下。。。，，