[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。 )C]gld;8  
Y^EcQzLw  
1. 建模任务 =.]4;z  
$6iX   
aH/ k
Ua  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 X!dYdWw*m  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 T!WT;A  
xBi' X  
2. 建模任务：正弦光栅 9H`XeQ.  
XG{zlOD+  
x-z方向(截面视图) 54R#W:t  
zL`iK"N`  
M{T-iW"  
光栅参数： MJ [m  
 周期：0.908um #-i>;Rt  
 高度：1.15um )g#T9tx2D  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) *@=/qkaJaI  
}.m<  
3. 建模任务 dufu|BL|}  
zFff`]^`  
+V046goX W  
*Y7u'v  
.Una+Z  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 RF53Jyt  
9BBmw(M}  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Eq9
x2  
peuZ&yK+"  
r8rgY42  
k(7&N0V%zz  
4. 光滑结构的分析 ^sEYOX\  
>T3-  
F]]]y5t  
&n}f?  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 hwBfdZ  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% dkBIx$t  
A:N|\Mv2b  
e95Lo+:f  
(
WO]Xq<  
5. 增加一个粗糙表面 j8{i#;s!"  
s.N/2F&*W  
suiS&$-E  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 J76kkW`5  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 j2.|ln"!  
hl(hJfp  
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h<  
Fk*7;OuZl  
yyRiP|hJ  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 uHvp;]/0\  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 >j(_[z|v3  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 e
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H&W}N  
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6. 对衍射级次效率的影响 (%e.:W${  
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粗糙度参数： *
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 最小特征尺寸：20nm mD0f<gJ1  
 总的调制高度：200nm YYl4"l  
 高度轮廓 [OV"}<V  
;F!5%}OcL%  
&5spTMw8  
Mxsa-?R;v  
K>r,(zgVc  
 效率 5k3b3&  
l7259Ro~  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 +N9X/QFKV  
EQyC1j  
)oDHeU<&  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm |\<`Ib4j  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ;R5`"`  
B=y
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fk[-mZ  
ox>^>wR*  
 效率 #ASz;$P  
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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。 )}]g] g  
gA5/,wDO  
粗糙度参数： {M$1N5Eh  
 最小特征尺寸：40nm oMD>Ywc-
 
 总调制高度：200nm Lh"<XYY  
 高度轮廓 be{H$9'
 
HU}7zK2  
7 60Y$/Wz  
^f &XQQY  
 效率 L9\1+rq  
k\YG^I  
yw[g!W  
t#/YN.@r  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 a %'the  
u\x}8pn  
?)?Ng}  
粗糙度参数： V _/%b)*  
 最小特征尺寸：40nm Un(aW=PQ0  
 全高度调制：400nm Eh;'S"{/?j  
 高度轮廓
ygS;$2m%2  
}[};IqVaK  
}6}l7x  
 效率 3!Ij;$  
BB$>h}  
OU(8V^.  
A*R^n}sh  
uk]$#TV*q>  
 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。 Y3cMC)  
o&zJ=k[4  
7. 总结 
nQtWvT  
 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)。 %2/EaaR  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 qIE9$7*X  
 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。 +z\^t_"f  
 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。 Nk 8B_{  
3{^9]7UC