[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。 $[`rY D/.  
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1. 建模任务 6:%lxG  
H:hM(m0?q  
cd1-2-4U  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 !YGHJwW:  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 HM)D/CO,?  
w]qM  
2. 建模任务：正弦光栅 Vv(buG  
E@k'uyIu  
x-z方向(截面视图) S{l)hwlE  
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^V<,CAV  
光栅参数： rAHP5dx:  
 周期：0.908um U'F}k0h?\'  
 高度：1.15um V]J"v#!{  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 7)<Ib j<M  
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3. 建模任务 u(1m#xr8$  
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9[VYd '  
IxUj(l1Fm  
{G vGV  
 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。 iT{4-j7|P4  
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$QKn`;  
 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。 25`W"x_  

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,_(=w.F   
4. 光滑结构的分析 NvIg,@}  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 %Bm{ctf#)  
 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% +-;
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"2C}Pr,p8  
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5. 增加一个粗糙表面 Lc
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 :kI[Pf!z  
 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。 Z;~
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 WL
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 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ~2hzyEh  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 11QZ- ^  
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6. 对衍射级次效率的影响 -}T7F+  
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粗糙度参数： @(=?x:j  
 最小特征尺寸：20nm tq}sedYhee  
 总的调制高度：200nm >clVV6B  
 高度轮廓 W^[QEmyn  
!X"nN9k  
R=Lkf  
?$A)lWk(  
M-Vz$D/aed  
 效率 @~$=96^  
/-lW$.+{?  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 n@kJ1ee'  
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W=S^t_F  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm GfP'  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 |uFb(kL[U  
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F\;l)  
SLkgIb~'X  
 效率 {
be|G^.c  
b?Q$UMAbH  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 !7]^QdBLY  
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粗糙度参数： mBrZ{hqS  
 最小特征尺寸：40nm ; 1?L  
 总调制高度：200nm E<B/5g!  
 高度轮廓 m>[G-~0?kI  
1GR|$E  
B[w.8e5  
UZiL NKc  
 效率 %ByqkY{5F  
rjfWty%6pX  
1$}Tn
 
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 )<'2 vpz  
}|=Fnyj  
&kWT<*;J)  
粗糙度参数： 3M[d6@a  
 最小特征尺寸：40nm _ !"[Zr  
 全高度调制：400nm h>xB"E|.  
 高度轮廓 HCktgL:E=  
+m}D.u*cp  
}{J>kgr6  
 效率 FDGzh/  
Mp5Z=2l5  
Q}lY1LT`  
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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。 f0g_Gn $  
;L],i<F  
7. 总结 
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vT6  
 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)。 - t4F  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 KxJDAP  
 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。 54]UfmT%I  
 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。 _!vuDv%  
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