[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。 o56UlN  
y.,li<  
1. 建模任务 k*e$_  
>mUSRf4  
}Q-%ij2  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 5}|bDJ$%_  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 *Q!I^]CR  
F [S'l  
2. 建模任务：正弦光栅 & oj$h  
)n{9*{Ch  
x-z方向(截面视图) NhRKP"<CO  
tBtmqxx  
3,dIW*<**  
光栅参数： G"|c_qX  
 周期：0.908um `-yiVUp1:z  
 高度：1.15um
-Zfq:K
r  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) ]\6*2E{1m  
K[R.B!;N  
3. 建模任务 0fAo&B  
4Pkl()\c  
LLU]KZhtY|  
Nc\jA=  
['DYP-1J  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 7$A=|/'nSA  
7f]O /  
 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。 %~EOq\&  
3dB{DuQ  
|TRl>1rv  
sL4+O P-
 
4. 光滑结构的分析 q?=_{oH9  
a'|/=$  
Gi Max  
jUCDf-_ m  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 '~n=<Y  
 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% 3bZ:*6W.6  
M2piJ'T4u  
<ql:n  
iL;{]A'0  
5. 增加一个粗糙表面 3fq'<5 ^  
k5
6*eE
c  
4R28S]Gb  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 <I.{meDg  
 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。 ^.u J]k0  
C sx EN4  
wd<jh,Y  
#)z7&nD  
\$Aw[ 5&t  
|v@ zyOq&b  
naiy] oY"  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 uE^5o\To  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 o>MB8[r  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 NzC&ctPk  
_GsHT\  
uYMH5Om+i  
G4QsR7  
6. 对衍射级次效率的影响 R:Tv'I1-L  

Oz4yUR  
(/gMtIw  
粗糙度参数： ~5 e 1&  
 最小特征尺寸：20nm eJ_$Etc  
 总的调制高度：200nm S)W(@R+@4  
 高度轮廓 #p/'5lA&j  
]Ag{#GJ5D  
)!g@MHHL  
~vstuRRST  
O+PRP"$g"  
 效率 sp&g  
Z.3*sp0 yv  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 *(j-jbA  
F?hGt]o
 
zD): yEc  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Na{&aqdz  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 #r;uM+  
W0s3nio  
2X|nPhNi  
Yy4l -}"  
 效率 S@6 :H"  
u!9bhL`  
 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。 [J+]1hCZ|  
W=zp:6Z~  
粗糙度参数： "-A@d&5.  
 最小特征尺寸：40nm eN-lz_..7  
 总调制高度：200nm @2R+?2 j  
 高度轮廓 02mu%|"  
8npjQ;%4>  
y3!#*NU
 
[*v-i%U}  
 效率 ;7bY>zc(w  
n_1,-(t  
/V f L(  
@j+X>TD  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 .tt=\R  
, \R,O  
)ioIn`g^-  
粗糙度参数： ZA8FX  
 最小特征尺寸：40nm avEsX
_.
 
 全高度调制：400nm m_,j)A%  
 高度轮廓 of>}fJ_p  
*[0)]|r  
g].v  
 效率 k=JT%  
{6brVN.V  
g0"KCX  
o!}/& '(  
">r
t *?^  
 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。 n^$HC=}S  
kq=tL@W`0}  
7. 总结 iYl$25k/1  
 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)。 4Vrx9 sA1  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _~_6qTv-d  
 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。
?%RR+(2m  
 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。 v m)
'CC  
<]kifiN#