[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。 ]! )xr  
$ S~%KsC  
1. 建模任务 'hI
U_  
<+q$XL0  
t3>$|}O]t  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 zo44^=~%  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 6#|qg*OS  
mPG7Zy$z  
2. 建模任务：正弦光栅 vi|Zit  
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x-z方向(截面视图) j)";:v  
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光栅参数： Rcf=J){D6  
 周期：0.908um &I)\*Ue2t  
 高度：1.15um Nb1J ~v  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) HfZtL  
h.^o)T  
3. 建模任务 h>W@U9  
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(I
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^@"c`  
 qpTm  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 r<|nwFJ  
-[$&s FD  
 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。 F.0d4:A+  
N&x:K+Zm.  
Pi){h~B>  
?K<ZkYw?  
4. 光滑结构的分析 BSDk9Oc  
zX~}]?|9  
[Xh\mDU.  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 !0Nf9  
 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% ~p^7X2% !  
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5. 增加一个粗糙表面 ZqP7@fO_%  
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w+Vk3c5uI)  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Rf:<-C0T  
 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。 a2X h>{  
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GA ik;R  
u<kD}  
h?A'H RyL~  
JCcQd01z  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 |z+9km7,  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 )UP8#|$#T  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 df ?eL2v  
C fSl 54  
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6. 对衍射级次效率的影响 1MV
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粗糙度参数： HL8(lP
gS  
 最小特征尺寸：20nm J|q^+K  
 总的调制高度：200nm '=@r7g.2  
 高度轮廓 /n8psj  
e/@29  
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"Y(^F bs  
Xy!&^C` J`  
 效率 ?} X}#  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ENyAF%6  
'z-D%sCA  
WvbEh|y  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Wxs>osq  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 1vsu[n  
)2]a8JVf  
E\iJP^n  
6y9C@5p}B  
 效率 4(8<w cL  
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 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ?~ ?Hdv  
pX^=be_  
粗糙度参数： K9*IA@xL  
 最小特征尺寸：40nm |i u2&p >  
 总调制高度：200nm (Z 8,e  
 高度轮廓 [G=:?J,P  
u>m'FECXj  
Vpw[B.v  
on_H6Y@B52  
 效率 T*R{L  
44j,,
k  
,m3":{G:t.  
o~k;D{Snr  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。  ;b|  
Fn> <q:  
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粗糙度参数： L:i+}F;M)s  
 最小特征尺寸：40nm sNf +lga0  
 全高度调制：400nm ez+yP,.#  
 高度轮廓 19) !$Hl  
Y!it!9  
c(CJ{>F%  
 效率 EZ `}*Yrd  
DiR'p`b~  
r*]uR /Z$  
? osfL  
VW~Xbyf  
 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。  Zsgi{  
716hpj#*  
7. 总结 fQ1 0O(`g,  
 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)。 x*J|i4  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 BJ2Q2WW  
 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。 Op90NZI#K  
 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。 mQL8QW[c  
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