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。 Te2zK7:
c}3W:}lW 1. 建模任务 }M1sksk5
fzjU<?}
e*+FpW@ 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 o!:8nXw 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 p8s:g~ W
[^8n0{JiN 2. 建模任务:正弦光栅 vP7K9Kx tO_H!kP x-z方向(截面视图) Y(\T-
bI !*2%"H* Bl9jkq
] 光栅参数: tpy>OT$ 周期:0.908um 0l;<5 高度:1.15um _"4xKh) (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) `h}q
Eo`
\rykBxs
3. 建模任务 !v]b(z`Y
JT
fd#g?I
\5Vde%!$Z
JbB}y'c4}=
I\qYkWg7
VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器,可对光栅衍射效率进行严格的计算。 =)O,`.M.Y
1FtM>&%4
利用该分析器,也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 n.hv!W0
~}K5#<
i(?,6)9
-@>BHC
4. 光滑结构的分析 X-Wz:NA
y*{Zbz#{
DO7W}WU
vK$"# F~
计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 N_L,]QT?
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% ,@m@S^
(Qgde6
<8UYhGK
jL)WPq!m+
5. 增加一个粗糙表面 VF&Z%O3n
qo)?8kx>l
R:p62c;Tv0 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 @|a>&~xX 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。 "U.^lkN &D%(~|' 7u\*_mrv ~)? LJX-AO.4 `si#aU *&AfR8x_z 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
ylKmj]A 第一个重要的
物理参数称为”最小特征尺寸”。
/v095H@ 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。
c:83LZ -/]W+[ nN$Y(2ZN XWJwJ 6. 对衍射级次效率的影响 ( 6(x'ByT @DW[Z`X ?=GXqbS" 粗糙度参数:
5 ,0d 最小特征尺寸:20nm
+.RKi! 总的调制高度:200nm
@`FCiH M 高度轮廓
:a:[. 6io , uh! W&h[p_0 Z%Z9oJ: zF4 [}* 效率
cNzt%MjP ?Z\Yu' 粗糙表面对效率仅有微弱的影响
PiFD^w c62=* ] , tgL$"chj@x 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm
dk8wIa"K` 总调制高度:400nm 高度轮廓
2tayP@$ K!D
o8| i?Ss: v^ 4YZS"K'E 效率
0=w K:Ex RkFD*E$ 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。 &iN--~}!$ @1zQce> 粗糙度参数: 2?@j~I=s2h 最小特征尺寸:40nm wix5B@ 总调制高度:200nm wwKh CmH 高度轮廓 S{',QO*D6
G
;?qWB,
VcK}2<8:+~
>Ps7I
效率
4eVI},
3E}EBJLsZ
+b;hBb]R
H* !EP
更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 57F%j3.|/
Uadr>#C*
9Qj2W
粗糙度参数: gPS&^EdxA
最小特征尺寸:40nm ]L2Oz
全高度调制:400nm fJjgq)9
高度轮廓 (_*
wt]"'
l? #xAZx&_
-6Tk<W
效率 F?Ju??O
F=G{)*Ih
5p?!ni9
%Qn(rA@9
{5c]Mn"r
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。 HOt>}x
g.%
7. 总结 ba@ax3
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)。 bM;`s5d
对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;D ~L|
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。 Z.&\=qiY
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。 l#3($QV,