[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。 2Eq?^ )s  
&=bWXNU.  
1. 建模任务 77y_?di^I  
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I_vPGafMx  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 B^4D`0G[4  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 HEZgHL  
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2. 建模任务：正弦光栅 H
8^U!"~E  
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x-z方向(截面视图) f"^G\  
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光栅参数： 2^-Z17Z}  
 周期：0.908um 7D5;lM[_  
 高度：1.15um +(>!nsf  
(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) j@OGl&'^-  
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3. 建模任务 k+*DPo@)
 
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Dx<">4
 
VlGg?  
 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
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Z<j(ZVO  
 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。 1Ql\aO)  
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lZpa)1.tiC  
4. 光滑结构的分析 ?NazfK  
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BIx Z4Ft  
$@8$_g|Wz  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 FScE3~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% B?}ZAw>  
^QX3p,Y  
UNc!6Q-.  
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5. 增加一个粗糙表面 _ZgIm3p0A  
V?{[IMRC  
4AI\'M"d  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 U p1&(
 
 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。 ]?<j]u0J  
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I+ZK \?Rs  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ~WS;)Q0|  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 3q*y~5&I  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Y6(I %hE`  
+ V:P-D  
8= jl]q$<  
]ZkhQ%  
6. 对衍射级次效率的影响 \Y[  
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粗糙度参数： x Bn+-V  
 最小特征尺寸：20nm !2dA8b  
 总的调制高度：200nm L4th 7#  
 高度轮廓 ]lj,GD)c  
g(d9=xq@k  
e/@tU'$  
E|u#W3-:  
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 效率 B7"/K]dR:  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 = ;sEi:HC  
v3 $+l1  
^WDAW#f*<  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm v?b9TE  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 \I r&&%  
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K9v@L6pY=  
]w!gv /;  
 效率 G([8Q8B4+  
J 00<NRxj"  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 as\6XW$;Q  
v,t&t9}/  
粗糙度参数： w,L PM+  
 最小特征尺寸：40nm [n/'JeG5  
 总调制高度：200nm )zK`*Fa az  
 高度轮廓 b>|3?G  

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Kfnn;  
b&.j>=  
 效率 :>gzWVE<  
I8r5u=PH  
[uxhdR`T  
jg8j>"Vj>  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 @fR^":.h  
y7#$:+jQv  
b#p)bcz!I  
粗糙度参数： @NMFurm  
 最小特征尺寸：40nm k$</7IuH  
 全高度调制：400nm 'LZF^m _<<  
 高度轮廓 @-dM'R6C  
tjZ.p.IlG  
(uG.s%I  
 效率 %1ofu,%  
=w HU*mK  
n`";ctQT  
SX)giQLU  
Vx_lI #3  
 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。 JpN]j`  
@ mm*S:Gt#  
7. 总结 <b!ieK?\F3  
 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)。 "@!z+x[8  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 $"[1yQ<p  
 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。 uN bO
tA  
 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。 T^h;T{H2  

经典，学下。。。，，