[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。 J'&#mDU  
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1. 建模任务 ks;%*d  

V,v[y\  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 2GmpCy`L"  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 `<"m%>  
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2. 建模任务：正弦光栅 ;,'igdold  
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x-z方向(截面视图) ,.IEDF<&  
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光栅参数： JOnyrks  
 周期：0.908um rEZ8
eeB[3  
 高度：1.15um vC;]jJb:  
(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) 4A`NJ  
xvLn'8H.  
3. 建模任务 Ok-.}q>\Mv  
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DrW#v-d  
 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。 Ft JjY@#  
L *[K>iW  
 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。 #b0{#^S:  
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2LY=DL7  
Mq%,lJA\  
4. 光滑结构的分析 `ejUs]SR  
xom<P+M!|  
`:{B(+6  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 _cDF{E+;  
 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% 96Wp!]*  
C"T1MTB  
{.e=qQ%P5)  
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5. 增加一个粗糙表面 wgeNs9L  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 q(^Q3  
 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。 o;F" {RZ  
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u?+bW-D'd  
pe0x""K  
A^fjfa);V  
G1T^a>tj4  
I{0k  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ("7M b{  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 _,h@:Xij  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 BF|(!8S$U  
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1,y&d}GW  
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6. 对衍射级次效率的影响 ,0$)yZ3*3,  
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粗糙度参数： ]J1S#Q5'  
 最小特征尺寸：20nm 2R-A@UE2  
 总的调制高度：200nm A!W0S  
 高度轮廓 e>'H IO  
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{WN(&eax  
H!e 3~+)  
 效率 R_P}~l  
Tz&Y]#h_  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 &6 -k#r  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm k ^'f[|}  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 lB8il2&  
UsVMoX^  
e`tLR- &  
!%mAh81{&/  
 效率 "kMzmo=Pv5  
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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。 W3W'
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粗糙度参数： ;d.K_P  
 最小特征尺寸：40nm !#ri5{od  
 总调制高度：200nm q*jNH\|  
 高度轮廓 4fV3Ear=j  
CLD-mx|?  
AZ|yX  
Qq-"Cg@-/  
 效率 4S0>-?{  
w^k;D,h  
Myat{OF  
XhzGLYb~I`  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 gE/Tj$  
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粗糙度参数： FX<b:#  
 最小特征尺寸：40nm _GQz!YA  
 全高度调制：400nm @*N)i?>  
 高度轮廓 @\_x'!R  
1xJ TWWj-  
Ey{%XR+*;  
 效率 v ]Sl<%ry  
ChryJRuwv5  
iJFs0?*  
07T70[G  
rtJl _0`  
 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。 57{oh")  
Dz=k7zRg"  
7. 总结 6!iJ;1PeE  
 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)。 j Ib  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ~\nBjM2  
 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。 Vpfp}pL  
 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。 kU5.iK'  
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