[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。 V6&!9b  
5j<mbt}  
1. 建模任务 Pg0x/X{t  
9N%We|L,c  

D9CaFu  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 7$vYo _  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 QT< }] 0  
.9on@S  
2. 建模任务：正弦光栅 q77;ZPfs8  
Utj&]RELK  
x-z方向(截面视图) 1EO7H{E=  
8>2.UrC  
|+FubYf?$  
光栅参数： M=.n7RY-  
 周期：0.908um 7a=gH2]&  
 高度：1.15um g:'xae/]S  
(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) qPX~@^`9  
L O_k@3  
3. 建模任务 \=?a/  
cz#rb*b  
TluW-S  
UqFO|r"M  
"/*\1v9  
 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。 R[h9"0Y^  
xjuN
-  
 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。 8`q:Gz=M\  
=r?hgGWe  
??
-[eB.  
ld|5TN1  
4. 光滑结构的分析 G\/zkrxmv  
o]J{{M'E  
F'={q{2wH  
V%7WUq  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Gv!2f  
 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% ]^. _z  
=1FRFZI!j  
j\[dx^\=  
7Utn\l  
5. 增加一个粗糙表面 UAkT*'cB  
7{e 4c  
P%V'4pc  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 $-OA'QwB]  
 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。 )#0O>F~  
$u$!tj  
:)-Sk$  
e
r("wtM  
d\&U*=  
n$MO4s8)  
`&r+F/Ap2  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 SB;&GHq"n  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 YiXk5B0Uh  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 7Kr*P<-G  
j"t(0m  
|{z:IQLv  
a5dLQxb  
6. 对衍射级次效率的影响 4qb/daE:Z  
gDQ^)1k  
6+#Ydii9E  
粗糙度参数： zq3\}9  
 最小特征尺寸：20nm JK7G/]j+Ez  
 总的调制高度：200nm ,Q3T Tno ,  
 高度轮廓 afCW(zHp  
AVsDt2A  
~dyTVJ$  
e[{0)y>=  
S*,17+6dV  
 效率 +RHS!0  
+C^nO=[E  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Z\(q@3C  
YU'k#\gi*  
vz@A;t  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm <v"R.<  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 nQF(vTDN  
J@/kIrx  
")1:F>  
juP7P[d$qW  
 效率 rP'me2 B  
`Y0%cXi3  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 PF0_8,@U  
+N]J5Ve-`t  
粗糙度参数： /m!BY}4W  
 最小特征尺寸：40nm T )&A2q  
 总调制高度：200nm =bAx,,D#  
 高度轮廓 vRTkgH#4l  
1>.Ev,X+e  
WSPI|#Xr%  
CmWeY$Jb  
 效率 O"+gQXe  
bS{bkE>  

XMCXQs&  
w$>u b@=  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 PioZIb/{  
av(6wht8  
j\ZXG=j  
粗糙度参数： f'F?MINJP  
 最小特征尺寸：40nm +Z,;,5'5G  
 全高度调制：400nm pj8=wch  
 高度轮廓 NYhB'C2  
I<DL=V  
H[T?\Lq  
 效率 M.JA.I@XC  
Q1lyj7c#x  
PgAf\.48a  
E[OJ+ ;c  
uIY#e<)}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。 y1z4ik)Sd@  
U%-A?5  
7. 总结 xKbXt;l2  
 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)。 v<k?Vu  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 %q"%AauJR  
 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。 ?C]vS_jAh  
 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。 ;2G*wR  
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