[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。 #a :W  
7J:zIC$u>  
1. 建模任务 8`edskWrU  
n4*
hQi+d  
P8Nzz(JF  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 8V]oR3'  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 {i}z|'!  
=Tdh]0  
2. 建模任务：正弦光栅 Cq-d,  
z@\r V@W5  
x-z方向(截面视图) =SY5E{`4p  
X^pxu6nm-  
y]z^e\qc)  
光栅参数： XI>|"*-l  
 周期：0.908um =v(MdjwFl  
 高度：1.15um ]yzqBb
V  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) .Fdqn?c|+  
z?a<&`W  
3. 建模任务
q '6gj  
N;)Y+amg^  
_3G;-iNX;  
( Lp~:p  
E="FE.%A  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 b7X-mkF  
,}9G|$  
 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。 8UAbTqB-  
%&D,|Yl6  
N{lj"C]L  
<4
ca
G2~q  
4. 光滑结构的分析 7.-g=R
cz  
cyR K&J  
 pt`^4}  
}8+rrzMUB  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 MT`gCvoF4P  
 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% I(i/|S&^  
hWzjn5w3  
"X\|!Mxh  
O{0TS^  
5. 增加一个粗糙表面 35 Y#eU2]  
Nk~Xz  
gH{X?  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 zw13Tu  
 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。 D4CN%^?  
bu;3Ib3\  
Y}'8`.  
994  
Mn<G9KR  
Pc=S^}+  
A7{l60(5  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 -uho;  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 !11x&Db  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 FQV]/  
6usy0g D  
^uU'Qc4S=  
t>04nN_@,s  
6. 对衍射级次效率的影响 ?dWfupO{  
3YtFO;-  
I'23$IzPA  
粗糙度参数： fS( )F*J  
 最小特征尺寸：20nm $!+t2P@d.5  
 总的调制高度：200nm auV'`PR  
 高度轮廓 c"vF i~Db  
>a5M:s)  
f87>ul!*  
EYe)d+E*  
~:65e 8K  
 效率 ZBDEE+8e  
kR C0iTV'I  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 gq$]jWtCD  
c|f)k:Q  
5H+S=  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm R]oi&"H@r)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 9.bMA<X  
}]-SAM  
j Hd<*  
i-Le&  
 效率 E8-8E2i,  
0ba
q696<F  
 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。 5kwDmJy  
C:$12{I?*  
粗糙度参数： \O]1QM94Y  
 最小特征尺寸：40nm Sa V]6/|  
 总调制高度：200nm &"V%
n  
 高度轮廓 Jm%hb,  
yIS.'mK  
l:!4^>SC  
$,vZX u|Qw  
 效率 8[\(*E}d!X  
jGB2`^&d  
#}^kMD >  
=4RBHe
8`  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 B3 mD0  
x6,kG  
X@,xwsM%tb  
粗糙度参数： ]jWe']T  
 最小特征尺寸：40nm jV_Eyi3  
 全高度调制：400nm b";w\H  
 高度轮廓 :!vDX2o)\  
|?c v5l7E  
Dh*>361y-  
 效率 H}}]Gh.T  
AJRfl%3  
F,CQAgx  
3r=IO#  
>
+v)^7c  
 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。 c;,jb  
]xf lfZ  
7. 总结 "%+C@>`(  
 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)。 aX=  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 1=DUFl.  
 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。 &`7tX.iMlh  
 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。 ~o:lh],~  

经典，学下。。。，，