[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。 
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1. 建模任务 sXfx[)T<  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 @0)bY*njj  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 VTV-$Du[}  
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2. 建模任务：正弦光栅 CF$^w
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x-z方向(截面视图) :|fzG
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光栅参数： gx9H=c
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 周期：0.908um r?Z8_5Y  
 高度：1.15um #nu?b?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) r<~1:/F|  
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3. 建模任务 jmAWto}.  
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U`:$1*(`  
TYB^CVSZ  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 H(""So7L  
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 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 FfP Ce5)  
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ffSecoX  
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4. 光滑结构的分析 % +eZ U)N  
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A3h[VnuG,  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ,!Q2^R  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% A!hkofQ  
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5. 增加一个粗糙表面  4INO .  
 @4H*kA  
P~=|R9t  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 #:236^xYS  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 mNs&*h}  
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)Ibp%'H  
\/'u(|G  
3;#v$F8R  
Cg-khRgLS  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 q(_pk&/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Z9TG/C,eo  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 {3!v<CY'  
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41,Mt  
6. 对衍射级次效率的影响 r1xNU0A  
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粗糙度参数： lcyan  
 最小特征尺寸：20nm IU/dY`J1  
 总的调制高度：200nm vA:1z$m  
 高度轮廓 $^d,>hJi  
WOR~tS
 
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b`fPP{mG  
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 效率 h0d;a  
yw$er?  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响
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-AJe\ J 2  
U c$RYPq  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ,;hIyT  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 vG69z&  
R/xeC [r  
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3i+t+Jt  
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 效率 Y6&w0~?!  
$62!R]C9\  
 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。 =gw'MA  
,QdUfM  
粗糙度参数： iE!\)7y  
 最小特征尺寸：40nm c54oQ1Q&"  
 总调制高度：200nm nYLq%7}k  
 高度轮廓 w?Cqe N  
V31<~&O~%  
"VRcR  
>PGW>W$  
 效率 db'Jl^  
xJ:15eDC  
,dLh`t<\  
nK)U.SZ  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 %l(qyH)*  
-O:+?gG  
# 4L[8(+V  
粗糙度参数： esIEi!d  
 最小特征尺寸：40nm /ZUKt  
 全高度调制：400nm L#1YR}m  
 高度轮廓 ]<V[H  
K?8{y
 
ryg1o=1v/  
 效率 $h"tg9L^)  
QX1QYwcmG  
Zui2O-L?V  
N0,wT6.  
[#.E=s+&  
 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。 *Fi`o_d9[`  
Y!N*J  
7. 总结 : 9wW*Ix  
 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)。 y-w=4_W  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 GsA/
pXx  
 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。 lTBPq?4{  
 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。 7O^ySy"l  

经典，学下。。。，，