[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。 *0'{n*>  
2elj@EB,M  
1. 建模任务 ?q5HAIZ`  
"e29j'u!*  
m^)\P?M5|  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 6jl{^dI  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Q-U,1b  
8@T0]vH&  
2. 建模任务：正弦光栅 F1
`mq2^@  
WFqOVI*l  
x-z方向(截面视图) }ASBP:c"t  
K:pG<oV|}  
&N%-.&t'  
光栅参数： !yV)EJ:$  
 周期：0.908um g)MLgjj  
 高度：1.15um /`O'eH  
(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) j{zVVT  
Vr&v:8:wb  
3. 建模任务 =)]RD%Oq  
^1--7#H  
2"Y=*s  
xz,M>Ua  
6b!1j,\Vx  
 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。 0XL[4[LdA  
i{J[;rV9  
 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。 *I9G"R8  
0E&XD&D  
!}xRwkN  
CR|>?9V  
4. 光滑结构的分析 D,uT#P  
gti=GmL(L  
s: MJ{r(s  
,z0E2  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 HsK52<  
 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% / pR,l5  
9x9E+DG#(  
uQW d1>  
b55G1w  
5. 增加一个粗糙表面 .fY$$aD$4  
j7HOh
|q  
+T7FG_  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 061f  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 K%vGfQ8Er-  
]O+Nl5*  
.GPuKP|  
h
^b=  
sZU Ao&  
;{cl*
EN  
#kQLHi3##  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 DAd$u1  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 VH.}}RS%  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Wy$Q!R=i  
2l4`h)_q  
5cl%>U  
]^l-k@  
6. 对衍射级次效率的影响 XpOQBXbt  
gr$H?|n l  
*(<3 oIRS  
粗糙度参数： UX<0/"0
h  
 最小特征尺寸：20nm K+c>Cj}H  
 总的调制高度：200nm k+cHx799  
 高度轮廓 <4Cy U j  
V{kgDpB  
rYr.mX  
*|:]("i  
= G3A}  
 效率 p&;,$KDA  
' 9  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 q0 8  
GD .>u  
rx;zd?  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +UP?M4g  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ::kpAE]  
[p_C?hHO  
38
36Di:{  
aA.TlG@zP  
 效率 S>p>$m, Q  
YY<e]CriU  
 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。 D$c4's`5  
@;z}Hk0A  
粗糙度参数： gs77")K&  
 最小特征尺寸：40nm x;*KRO  
 总调制高度：200nm mCx6$jz  
 高度轮廓 PK* $  
D<cHa |  
\(bML#I  
^KMZB  
 效率 KcjP39@I  
uJ$!lyJ6L  
u5FlT3hY.  
1%6}m`3  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 D}Lx9cL  
"2bCq]I0  
I2'UC) 0  
粗糙度参数： C,D~2G  
 最小特征尺寸：40nm w~g)Dz2G  
 全高度调制：400nm  `#lNur\x  
 高度轮廓 4<&`\<jZ  
: LI*#~'Ka  
vH#^|u  
 效率 oa|nQ`[  
YvK8;<k@-?  
H;$OCDRC  
DFt1{qS8@u  
uIvE~<  
 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。 R@r"a&{/  
y85/qg)H^  
7. 总结 L%JmdY;  
 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)。 ZWSYh>"  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 x*[\$E`v  
 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+k0Fw]!  
 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。 70:a2m  
PQ|kE`
'