[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。 LNOm"D?"  
i{vM NI{  
1. 建模任务 fL>>hBCqC  
H:TRJ.!w2  
NBU[>P  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 'tm%3` F  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 O0[.*xG  
hE@s~~JYd  
2. 建模任务：正弦光栅 +zn&DG0\X  
9)}Nx>K  
x-z方向(截面视图) KF(N=?KO  
QpbyC_:;$4  
XR3=Y0YDf  
光栅参数： D',[M)  
 周期：0.908um KsZd.Rf=@  
 高度：1.15um U51C /A  
(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) KG=h!]Meq  
w_4/::K*  
3. 建模任务 ^UOVXRn  
2B
 Dz \  
FtHR.S=u  
M@%$9N)gd  
`tZm  
 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。 M*6}#ST  
i^`]TOP  
 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。 6_1v~#  
6d4)7PL  
AM?62  
<Wqk5mR  
4. 光滑结构的分析 w%Vw*i6o  
cG{>[
Lf  
4K{<R!2I  
{\u=m>2U|  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 9OI&De5?=V  
 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% (^,4{;YQ5  
vK@t=d  
AXBf\)[  
"kHFt|%@  
5. 增加一个粗糙表面 ]m&cVy&  
$w%n\t>B  
uv>T8(w  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 fjGYp  
 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。 dB`3"aSN7  
V)Oj6nD]  
vuP.V#  
x.J% c[Q8  
Y
I0ubB  
DSb/+8KT  
UTT7a"  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 $;@LPE  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 b3$aPwv  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 '(N -jk  
H#zsk*=QD  
~
_|OGp_a  
^dc~hD  
6. 对衍射级次效率的影响 "j(?fVx  
60*;a*cy  
&tKr ?l  
粗糙度参数： Jng,:$sZ  
 最小特征尺寸：20nm $mS]K!\  
 总的调制高度：200nm HZ>8@AVa\  
 高度轮廓 #a :W  
1lA
x"VL  
%x Xib9J  
IYb%f T  
kaK0'l2%  
 效率 $]H^?  
aVI%FycYo  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 #:C?:RMS  
kZ^}  
">?ocJ\9  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm e7fA-,DV  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 C9?R*2L>  
g(9\r  
_9@D o6  
HC'k81Q  
 效率 u2p5*gzZ  
>%vw(pt  
 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。 ]yzqBb
V  
.Fdqn?c|+  
粗糙度参数： z?a<&`W  
 最小特征尺寸：40nm ,<,ige  
 总调制高度：200nm WGxe3(d  
 高度轮廓 iymOq9  
ML6V,-KU  
=x8F!W}Bt<  
t6zc$0-j"  
 效率 ubq4Zv7'   
A..,.   
N{lj"C]L  
<4
ca
G2~q  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 7.-g=R
cz  
?zypF 5a  
NS^(5g  
粗糙度参数： uydy[n\
  
 最小特征尺寸：40nm `vkNp8|  
 全高度调制：400nm l?_h(Cq<  
 高度轮廓 J2c.J/o  
2<Vw :+,  
ah82S)a`}  
 效率 =U:9A=uEvS  
FW?zJ  
h"mG\xi  
iG:9uDY  
6##}zfl  
 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。 I=N;F6  
XxN=vL&m  
7. 总结 VxlK:*t`  
 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)。 %SWtE5HZQq  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;g-L2(T05;  
 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。 me-:A:si  
 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。 aWp9K+4R$/  
zjyj,jP