[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。 >0kn&pe7#T  
nxH=Ut7{  
1. 建模任务 =YlsJ={h  
I3uS?c  
i-Ck:-J  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 a$!|)+  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 fR<_4L  
V&82U w  
2. 建模任务：正弦光栅 5Mm><"0  
27q9zi!Q  
x-z方向(截面视图) X3zkUMk  
;&4}hPq  
(xw)pR  
光栅参数： 8'J"+TsOW  
 周期：0.908um ; V)pXLE  
 高度：1.15um LwIl2u*  
(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) *gMo(-tN  
<PL94  
3. 建模任务 T+p?VngF  
urmx
})=  
\zioIfHm  
b^b@W^\hn  
{xb8H  
 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。 [5>f{L!<T<  
rhU]b $A  
 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。 5P~{*of  
Z,AF^,H[  
A*tG[)  
nxH+XHv  
4. 光滑结构的分析 guJS;VC6U  
=`fJ  
?,8|K B  
\xD.rBbt  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 #(6
^1S%  
 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% `
8^4,  
@*W)r~ "~  
gZbC[L  
le1  
5. 增加一个粗糙表面 Ax &Z=  
Tjba@^T  
V<&x+?>S  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Ce 3{KGBw  
 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。 *@6,Sr)_  
q~_DR4xZ  
 Er( I6  
)EQWc0iKG  
qRk&bF/  
=.197)e  
[JI>e;l C:  
 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(FBoI|  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 dO/iL7K&  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ^
Pqj*k+F  
z0=(l?)#  
~,j52obR6Z  
5
[<"_  
6. 对衍射级次效率的影响 kY d'6+m  
YC(7k7  
"9W]TG  
粗糙度参数： iZsZSW \  
 最小特征尺寸：20nm qPle=6U[IL  
 总的调制高度：200nm Wtl/xA_  
 高度轮廓 5P=3.Mk  
Cq mtO?vne  
5]_m\zn=  
-!d'!; ]  
VRe7Q0  
 效率 (9gL  
qfJi[8".  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 bs_>!H1  
1<gY  
J+hiz3N  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 5q<cZ)v#&  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 &<??,R14  
SZVNu*G!H  
<%d/"XNg[D  
OH.lAF4E(  
 效率 IXjFK  
`^3N|76Y  
 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。 ;U+4!N  
ky2n%<0]  
粗糙度参数： $7J9Yzp?L  
 最小特征尺寸：40nm G;RFY!o  
 总调制高度：200nm ?w^MnK0U)  
 高度轮廓 q<Tx'Ya  
j@g`Pm%u`  
S F:>dneB  
,"6Bw|s  
 效率 AvP$>Alc  
:V,agAMn  
/x2-$a:<  
IKaa=r~  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 SSr#MIS?
 
+Tf4SJ  
d_7v1)j  
粗糙度参数： %:/@1r7o>  
 最小特征尺寸：40nm $<NrJgQ  
 全高度调制：400nm `kE ;V!n?  
 高度轮廓 Mz59ac  
'dXGd.V7u  
N.~zQVO#R  
 效率 |B{@noGX  
!=uaB.  
6&J7=g%G  
XRQz~Py  
a:v5(@8  
 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。 2
}\/_Y6  
8]@$7hy8  
7. 总结 3Q0g4#eP  
 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)。 `[)!4Jb  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 5%r:hO @S  
 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。 u~pBMg ,  
 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。 "26=@Q^Y  

经典，学下。。。，，