[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。 gP^p7aYwn  
A.|98*U%  
1. 建模任务 g.:b\JE`  
ssUm1F\  
JA]qAr  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 AnW72|=A(  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 uJ:SN;  
<cUaIb;(4  
2. 建模任务：正弦光栅 4f-I,)qCBk  
ixjhZki<  
x-z方向(截面视图) }~bx==SF6!  
>&-" X# :  
RLE6=#4  
光栅参数： R]xXG0  
 周期：0.908um CW . O"_  
 高度：1.15um hAvX{]  
(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) k0>]7t$L  
sI% =G3o=  
3. 建模任务 %AV[vr
,  
_c@k>"_{S  
\1H~u,a  
>=VtL4K^  
6d#:v"^,  
 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。 dp=#|!jc  
qCUn. mI  
 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。 vq_v;$9}  
O@)D%*;v  
cpJ(77e  
8(kP=   
4. 光滑结构的分析 z'rB_l  
><r\ 5`  
;z3w#fNMv  
w.9'TR  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 1^R:[L4R`  
 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% 3w!,@=
.q  
j%TcW!D-_  
>6\rhx>  

=zXA0%  
5. 增加一个粗糙表面 kA/V=xO<  
<}z,!w8  
KU5|~1t 4  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 l99{eD  
 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。 #CcWsI>+w>  
mq!_/3  
n+94./Mh  
f!D~aJ  
]$xN`O4W{  
pU)g93  
r[votdFo  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 xJ[Xmre  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ztG!NZL  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 o9 g0fC  
r-]HmY x  
*E1v  
rZSX fgfr  
6. 对衍射级次效率的影响 ye^l~  
mO~A}/je  
 $%5f  
粗糙度参数： jn/ J-X=  
 最小特征尺寸：20nm +i1\],
7  
 总的调制高度：200nm P3u,)P&  
 高度轮廓 1}>uY  
I6B4S"Q5<  
p#6V|5~8  
*LZ^0c:r  
mok%TK  
 效率 ;+W9EbY2  
@ApX43U(  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 FaVeP%v  
V/@?KC0B5  
CTOrBl$70  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm \Tii S  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 hJIF!eoI  
6*Y>Y&sea  
L^Q q[>  
[Dou%\  
 效率 mE+  
Y#[>j4<T  
 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。 KWzJ  
#ekz>/Im*  
粗糙度参数： Y\pRk6,  
 最小特征尺寸：40nm !?%'Fy6t  
 总调制高度：200nm ;s(ua
C3  
 高度轮廓 $k=5nJ  
tUR9ti  
n;+e(ob;;  
sH}q
&=  
 效率 y5AJ1A6?E  
E 02l=M  
,O[Maj/ch  
Er]lObfQo  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 X8Ld\vZYn  
(K>=!&tlp=  
S7_^E  
粗糙度参数： vxrRkOU1  
 最小特征尺寸：40nm FJj#  
 全高度调制：400nm LtDQgel"  
 高度轮廓 Edi`x5"l  
>*"6zR2 o  
:>t^B+  
 效率 *w[\(d'T  
zLa3Q\T  
X
A%a7Xtni  
y?1<7>L5~  
y_Tc$g~  
 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。 7KzMa%=  
\h&ui]V  
7. 总结 %j*i=  
 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)。 ,*w  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 V&>\U?q:  
 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。 h
)746T )  
 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。 ZX Sl+k.  
G L> u3K