[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。 `H_3Uc  
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1. 建模任务 3n1;G8Nf  
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?m=N]!n  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ICoHI  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 FLCexlv^  
`PdQX.wN  
2. 建模任务：正弦光栅 t#/YN.@r  
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x-z方向(截面视图) ia~HQ$'+n  
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光栅参数： wj<6kG  
 周期：0.908um 0hNA1Fh{U  
 高度：1.15um bv9]\qC]T<  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) SSg8}m5)Q  
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3. 建模任务 >~sI8czR*  
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 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 5 +YH.4R  
D|L9Vs`  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 fZzoAzfv2  
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`$<.pOm  
r1m]HFN  
4. 光滑结构的分析 S6M}WR^,  
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mh{d8<Q2  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 W$;,CU.v  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ufZDF=$
7  
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I-)+bV G  
5. 增加一个粗糙表面 GPv1fearl  
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T_ <@..C  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 @#>rYAb8,  
 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。 D~iz+{Q4  
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m%?pf2%I#  
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(k)v!O-  
 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'W=\rl  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 o]_dJB  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 t%FwXaO#  
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6. 对衍射级次效率的影响 %y[h5*y*  
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粗糙度参数： ~2N"#b&J  
 最小特征尺寸：20nm 6=/F$|  
 总的调制高度：200nm e4_rC'=  
 高度轮廓 |O+H[;TB6  
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 效率 QXFo1m  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 D%SlAzZ3  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm "| g>'wM*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 &64h ;P<  
U&OJXJdj  
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 效率 ]^7@}Ce_  
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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。 !hy-L_wL]  
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粗糙度参数： pa3{8x{9m  
 最小特征尺寸：40nm <2x^slx)?  
 总调制高度：200nm n'LrQU  
 高度轮廓 qgHWUwr+n  
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 效率 I6av6t}  
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ED( Sg  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 FVbb2Y?R  
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粗糙度参数： ;[YG@-"XZ  
 最小特征尺寸：40nm BwpqNQN  
 全高度调制：400nm .!3|&V'<  
 高度轮廓 ?e4YGOe.  
_D&598xx  
-d/ =5yxL  
 效率 $8h%a 8I  
G>}255qY  
X`K<>0.N  
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 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 I$G['`XX/  
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7. 总结 K@]4g49A/j  
 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)。 iWkWR"ysy  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 V=l0(03j~  
 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。 G~a ZJ,  
 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。 ;JT-kw6l5K  
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