[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。 wr;|\<c  
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8$W  
1. 建模任务
0D]Yz`n3  
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IW] 841  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 _]PfeCn:j  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 -$]DO5fY  
0z'={6,  
2. 建模任务：正弦光栅 {eD>E(Y@z1  
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x-z方向(截面视图) l
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光栅参数： uX5--o=C  
 周期：0.908um nm:let7GB  
 高度：1.15um ~"<VUJ=Ly:  
(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) r#6l?+W ;  
Pu\DYP:(  
3. 建模任务 (82\&dfy  
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 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。 >-@{vyoOy  
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 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。 KHs{/  
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4. 光滑结构的分析 pil*/&pB  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 e#e
O`bT  
 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% 5SWX v+  
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5. 增加一个粗糙表面 H1b%:KRVK  
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;KZ2L~ THG  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ~\s &]L  
 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。 .=w`T #L  
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I:>d@e/;  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 90(oV&  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 J<$'^AR9"q  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 "BNmpP  
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6. 对衍射级次效率的影响 e$+? v2.  
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粗糙度参数： [x()^{;2  
 最小特征尺寸：20nm ^@w1Z{:  
 总的调制高度：200nm |0pBBDw  
 高度轮廓 NU\t3JaR  
$gtT5{"PN(  
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 效率 v__Go kj-  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 xF>w r r  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm rG%_O$_dO  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 2&f=4b`Z  
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U`4Zj1y  
 效率 ;+Kewi;<  
"_}D{ws1  
 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。 M@86u^80  
8[p6C Jl)  
粗糙度参数： cG"<*Xi<  
 最小特征尺寸：40nm X)+sHcE~#  
 总调制高度：200nm b#'a4j-u  
 高度轮廓 ] ]-0RJ=S?  
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vu \Dx9  
Z- Ae'ym  
 效率 &otgN<H9  
~Q\ZDMTK  
g2_df3Q  
}u)GERWO  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 cu
k}VZ  
]/naH#8G  
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粗糙度参数： 5Rp2O4Z  
 最小特征尺寸：40nm U,(+rMeY0  
 全高度调制：400nm X~4:sJ\P=  
 高度轮廓 2|o$eq3t  
~ZC=!|Q#  
DKCy h`  
 效率 P &._-[  
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 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。 ~PAn _]Z  
Kf5p*AI  
7. 总结 d)sl)qt}0  
 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)。 Q{-r4n|b  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 $ wB  
 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。 *(IO<KAg8  
 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。 oOz6Er[KO  
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