[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。 r!#
a.  
501|Y6ptl  
1. 建模任务 r[~Km5  
A\z[/3& RK  
lDAw0 C3  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 r0S"}<8O  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 &WsDYov?  
G]5'U"cj3  
2. 建模任务：正弦光栅 'VO^H68  
h^[K= J  
x-z方向(截面视图) Vl'|l)b4W  
oYqlN6n,=6  
#x"pG  
光栅参数： zXMIDrq  
 周期：0.908um !&19%C4  
 高度：1.15um yQCfn1a)  
(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) h4.ZR={E  
N5oao'7|A  
3. 建模任务 u^V`Ucd"R  
Y+WOU._46I  
Vh
'H5v^  
HM--`RJ  
YMJjO0  
 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。 ,=z8aiUu  
i}M&1
E  
 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。 3QGg;
  
yjN|PqtSV  
n;!t?jnf.  
\Fc"Q@.u  
4. 光滑结构的分析 J}<k`af  
[\. ho9  
%'EOFv]  
~f){`ZJc  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 O2A Z|[*I  
 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% %:((S]vAi  
knF *~O :y  
I[&z#foN=w  
2rD`]neA  
5. 增加一个粗糙表面 6P+8{?V&  
VU)y
wIs  
;xwa,1]  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 5/Swn9vwl  
 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 9+|  
-zMXc"'C^k  
nQg6 j Zf  
TvMY\e  
j'CRm5O  
>l
'QX(  
g24)GjDi  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Fi(_A  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Jp_{PR:&  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 {"'W!WTb  
hRGK W  
sStaTR{  
=^=9z'u"=  
6. 对衍射级次效率的影响 nM)]  
;c<:"ad(  
3(6i6 vV  
粗糙度参数： Qe]@`Vg  
 最小特征尺寸：20nm :uhvDYp(-  
 总的调制高度：200nm luLm:NWUM  
 高度轮廓 #Rjm3#gc  
vF3>nN(]  
>RE&>T^8  
|~rDEv3  
T"8>6a@}E  
 效率 '_@=9 \<  
d/Fjs0pt  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 A CJmy2  
<F>\Vl:  
$fuFx8`2W  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm |5$9l#e  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 k/!Vv#8  
O)&xT2'J  
eJ$?T7aUf  
LQNu]2  
 效率 0xIr:aFF  
;Z C18@  
 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。 NZ9`8&93  
7Cp>iWV  
粗糙度参数： S1E2E3  
 最小特征尺寸：40nm W[j =!o  
 总调制高度：200nm dg/7?gV  
 高度轮廓 %w6> 3#e  
!bT0kP$3}  
FbWkT4t|  
&g.w~KWa  
 效率 QH~/UnV  
j\!zz  
X1#D}  
T?^AllUZQR  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 KW^s~j  
f9&D0x?  
9"_qa q  
粗糙度参数： l yO_rZT  
 最小特征尺寸：40nm ^7F!>!9Ca  
 全高度调制：400nm v#YO3nD  
 高度轮廓 qV9`  
peR=J7  
6~;fj+S  
 效率 c@5fi
RPv!  
UQ`%,D  
qC.jXU?rO  
|C7GI[P  
_BtppQIWv  
 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。 &Mo=V4i>  
eV1O#FLbi  
7. 总结 4xe:+sA.N  
 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)。 !ssE >bDa  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 /=,^fCCN  
 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。 9SC#N5V  
 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。 Qaq{UW
 

经典，学下。。。，，