[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。 a-PGW2G  
:C%47qv  
1. 建模任务 5u,sx664  
rSyaZ6#  
:kp0EiJ  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 u%opY<h  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 8XbR  
tA qs2  
2. 建模任务：正弦光栅 |R~;&x:  
*Q/E~4AW|t  
x-z方向(截面视图) r<(kLpOH%  
<nA3Sd"QfV  
NgxO&Zp  
光栅参数： bOXh|u_3i  
 周期：0.908um SJ(9rhB5*.  
 高度：1.15um h.b+r~u  
(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) a;p6?kv  
#NF+UJYJ&'  
3. 建模任务 7SHo%bA  
7.|S>+Q  
~7BX@?  
ayH>XwY6  
4~WlP,,M  
 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。 )/TVJAJ  
}85#[~m'  
 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。 &ps6s.K  
oZvG3_H4.  
`q1}6U/k  
L&HzN{K  
4. 光滑结构的分析 WFdem/\kX  
)`RZkCe  
3mA/Nu_  
_6I>+9#C  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 "0Y&~q[=  
 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% <w11nB)  
| VRq$^g  
qid1b b  
ke</x+\F  
5. 增加一个粗糙表面 s.ey!ew  
ndt8=6p  
A>y#}^l]  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 @f'AWeJ2  
 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。 s @3zx  
-C
Z-
l;5  
"U{mMd!9L  
fa.f(c
  
h!;MBn`8  
8Nv-/VQ/b  
t9n'!  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 EkV!hqs
*  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 7dx4~dF  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 BC&^]M  
C890+(D~  
IT7:QEfKU  
~M(pCSJ[  
6. 对衍射级次效率的影响 |O^V)bZmx  
P:vX }V |[  
kfIbgya  
粗糙度参数： D`5: JR-{  
 最小特征尺寸：20nm +0)5H>h  
 总的调制高度：200nm U
voG<;  
 高度轮廓 _2xuzmz0  
A'w2GC{.  
%hrsE5k^,  
U@MOvW)  
HKT{IP+7(L  
 效率 ZW`HDrP`  
72% {Wh/  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 zh?xIpY  
H==X0  
DDZTqsws  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm X@G[=Rs  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 zbdOCfA;  
!k ;[^>  
Yl
xUx  
vsxvHot=  
 效率 :Fq2x_IUE  
d;IJ0xB+by  
 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。 hlt9x.e.A  
s"gKonwI2  
粗糙度参数： K>`m_M"LA  
 最小特征尺寸：40nm <;.}WQC  
 总调制高度：200nm ^!XU+e+:0  
 高度轮廓 75' Ua$  
BNF++<s  
 ||bA  
](idf(j  
 效率 _ +u sn.  
t>fA!K%{  
})Ix.!p  
xUV_2n+  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 &C!g(fS  
KI^q 5D ?  
ZC>`
ca  
粗糙度参数： ?^F*"+qI  
 最小特征尺寸：40nm
3g4vpKg6c  
 全高度调制：400nm $L $j KNwf  
 高度轮廓 Jc9@VxWY  
^*j[&:d  
PkZf(=-X  
 效率 50O7=  
F='jmiVJ  
c=uBT K*  
_Y:Ja0,  
Rq~ >h99M  
 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。 4C2>0O<^s  
@8}-0c  
7. 总结 MV:<w3!  
 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 &ua,:5  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 htNL2N  
 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。 ?ZD{e|:u  
 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。 ^Hy)<P  
S:"z<O