[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。 C RNO4  
M<SZ7^9<  
1. 建模任务 8:f(PN  
VD4(
  
e.N#+  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 V{][{5SR  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 /O9z-!Jz  
8=d9*lm  
2. 建模任务：正弦光栅 OA_ %%A;o  
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x-z方向(截面视图) B#=dz,}  
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光栅参数： e.[h  
 周期：0.908um ^Oo%`(D?  
 高度：1.15um `sSI;+  
(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) ^W^%PJD|  
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3. 建模任务 J(0c#}
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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。 bFcI\Q{4  
;X8eZQ  
 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。 *cf#:5Nl  
vV%w#ULxE~  
[L:,A{rve  
-{HA+YL H  
4. 光滑结构的分析 _T1|_9b  
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(f7R~le  
D ,nF0p  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 jVr:O`  
 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% OF}vY0oiw?  
d%iMjY`~[g  
2QdqVwm  
BRzrtK  
5. 增加一个粗糙表面 n;[d{bU  
^5OR%N)  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 O9bIo]B  
 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。 @,
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Y-v6xUc{F  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 C1hp2CW$5/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 04o(05K  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 qeypa!  
X-=49)  
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V3 2F  
6. 对衍射级次效率的影响 12.|Ed*72  
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粗糙度参数： _vm~yKId  
 最小特征尺寸：20nm b-,4< H8m  
 总的调制高度：200nm ,XU<2jv]  
 高度轮廓 R10R,*6>  
iU+O(vi  
y2cYRHN[X}  
Dr)B0]KG  
4S5U|n  
 效率 Pd)mLs Jg  
-V7dSi  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 dSkMA  
c~SR@ZU  
yhc}*BMZ  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm !cW6dc^  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 u^, eHO  
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FN\*x:g  
\,D>zF  
 效率 =bgWUu\F  
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qLC  
 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。 S"HdjEF7\  
t^ Ge"  
粗糙度参数： Y7BmW+  
 最小特征尺寸：40nm g8kS}7/  
 总调制高度：200nm Ym%XCl  
 高度轮廓 TXdo,DPv7  
4K5  
{>g{+Eq  
rny(8z%Ck-  
 效率 2)hfYLi  
=U'!<w<-  
~[<C6{  
FRa>cf4  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 9:R3+,ZN  
LY-,cXm&|  
DQ<4`wEM  
粗糙度参数：
(@m/j2z  
 最小特征尺寸：40nm r3qKT  
 全高度调制：400nm GXG 7P,p,  
 高度轮廓 9HB+4q[  
=WT&unw}
 
bFjH*~ P  
 效率 'Fy"|M;2  
CFC15/yU  
`*6|2  
ClG\Kpirh  
G9|2 KUG  
 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。 h+=IxF4  
eSQkW  
7. 总结 rGQ2 ve  
 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)。 k3K*{"z  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 oqAO@<dL!  
 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。 kDol1v`  
 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。 nrHC;R.nE  
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