[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。 ~|y$^qy?U  
GFA D  
1. 建模任务 9gWR djK:  
vP k\b 3E  
<HYK9{Q  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Oe#*-  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 >.sdLA Si  
Z]L_{=*  
2. 建模任务：正弦光栅 Z\1*g k  
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x-z方向(截面视图) \/qo2'V j`  
!u)>XS^E
  
SynL%Y9)|,  
光栅参数： |4E5x9J  
 周期：0.908um U2hPsF4f  
 高度：1.15um 4?eO1=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) YJ6y]r K2,  
Z}X oWT2f  
3. 建模任务 <[*%d~92z  
LgG7|\(-  
Kivr)cIG  
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`Zdeq.R]  
 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。 adCT
o  
*8I+D>x  
 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。 B|fh 4FNy  
$m hIXA.  
a9f!f %9  
to2#PXf]y  
4. 光滑结构的分析 aLo^f=S  
CIt%7 \c  
?cyBF*o  
\OzPDN  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 s%cfJe_k  
 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% 4J~ZZ  
\]:}lVtxS  

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5. 增加一个粗糙表面 rd
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d O})#50f  
W5)R{w0`GD  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Bd++G'FZ  
 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。 sxK|0i}6  
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*ku}.n  
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4uX|2nJ2!;  

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{0(:5%  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 `)aIFAW  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 On`T p
z/  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 .="/n8B  
B=<Z@u  
Nn/f*GDvK  
yIq. m=  
6. 对衍射级次效率的影响 .#OD=wkN0  
m)1+D"z  
j@o \d%.'!  
粗糙度参数： :>q*#vlb  
 最小特征尺寸：20nm dSP~R  
 总的调制高度：200nm Gi+ZI{)  
 高度轮廓 rlpbLOG`  
<Pnz$nH:e  
)IFFtU~,  
SDbR(oV  
[Yyb)Qf  
 效率 \RF{ITV$kD  
Lu.C+zgQ  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 AE@N:a  
+7V4mF!u  
%7wNS  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm \i.Yhl:O  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ?= RC?K  
nYb{?{_ca8  
q(XO_1W0V  
X+%5q =N  
 效率 JFOXr
RR=d  
s#* DY  
 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。 n7p,{KSQ  
}~O`(mnD}K  
粗糙度参数： isR)^fI|  
 最小特征尺寸：40nm Ve9*>6i&-4  
 总调制高度：200nm 0Q{^BgW  
 高度轮廓 Pw|J([  
Q1 5h \!u  
7i##g,  
*=)kR7,]9d  
 效率 XIRvIwO  
c?t,,\o(}  
A>Y#-e;<d  
zqlgJn  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 L3J .Oh  
@x[Arx^?}  
gNaB^IY  
粗糙度参数： d8Sr,t+  
 最小特征尺寸：40nm g5
[r!XO  
 全高度调制：400nm +\s&v!  
 高度轮廓 2S@aG%-)  
><DXT nt'x  
1=Y pNXX  
 效率 TD^w|U.  
/DxeG'O  
7f_tH_(  
^77X?nDz=h  
@#1T-*  
 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。 d#cEAy  
O <#H5/Tq  
7. 总结 &<$YR~g5j$  
 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)。 3cB=9Y{<  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 d3&l!DoX  
 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。 zi?G wh~  
 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。 u?V Tns
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