[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!
dn|3  
2eU[*x  
1. 建模任务 F[EblJ  
Oez}C,0  
B`scuLl3  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 
>bN~p  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 \.c )^QQ  
x+cF1N2.  
2. 建模任务：正弦光栅 GC[{=]}9U  
@vYmkF`  
x-z方向(截面视图) !C#RW=h9  
`yAo3A9vk  
QYgN39gp  
光栅参数： _vdxxhJ=P3  
 周期：0.908um Ix
Z.2 67  
 高度：1.15um wzPw;
xuG  
(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) 38rZ`O*D  
D:E~yh)$-  
3. 建模任务 0f%:OU5Y  
X`n0b<  
<83gn :$  
9.zQ<k2  
A_Iu*pz^^  
 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。 K$cIVsfr  
" ^baiN@ac  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 /:` i%E  
SECQVA_y`  
P\4tK<P|  
5ek%d  
4. 光滑结构的分析 _IV@
^v  
}t2pIkF;  
SrtVoe[  
*ZR@z80i  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 S<3!oDBs  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% +M##mRD  
P"h\7V,d%  
OgN1{vRFx  
h ^h-pd  
5. 增加一个粗糙表面 +;*(a3Gp  
0BB@E(*  
8I\eromG  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Hu9R.[u  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ; eF4J  
P%`R7yk  
oPu|Q^I=  
V$<G)dwUG5  
kbYg4t]FH  
7ml0  
%DRy&k/T  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 6L2*gO:r?  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Z;y}gv/{  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 tOM3Gs~o6z  
cL)rjty2  
I0HY#z%  
te*Y]-&I|/  
6. 对衍射级次效率的影响 q9brpbg_  
5uV"g5?w  
6eUi
I@J  
粗糙度参数： Ac!&j=
ZE  
 最小特征尺寸：20nm ]X: rby$  
 总的调制高度：200nm oiv2rOFu  
 高度轮廓 %wjB)Mae  
Dd# SUQ  
lDJd#U'V  
*[xNp[
4EU  
d0A\#H_&  
 效率 BY4  R@)  
Iwt2}E(e  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 {1@4}R4  
#HM\a  
9<A\npD  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 8q~FUJhU  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 )YnI!v2T  
ui56<gI-  
LD~Jbq  
_.OMjUBZT  
 效率 A:.IBctsd  
{rb-DB-/5M  
 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。 tT* W5  
\Qi#'c$5+a  
粗糙度参数： V"7<[u]K|  
 最小特征尺寸：40nm LN.Bd,  
 总调制高度：200nm }r~v,KDb  
 高度轮廓 /G)KkB
C  
V8nz-DL{  
Y*kh$E%<#  
Lf; ta  
 效率 @7Rt4}g  
3%[)!zKv  
5xMA~I0c  
T+K` ^xv_L  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 AJ>BF.>  
npO@Haw  
d(X\B{  
粗糙度参数： #Z|%0r_~  
 最小特征尺寸：40nm yp[<9%Fi  
 全高度调制：400nm y/X:=d6"  
 高度轮廓 #}/cM2m  
k+WO &g*|  
N;C"X4rV  
 效率 _@#uIOcE  
iJ`%yg,  
agU%z:M{  
b:FEp'ZS  
;!l*7}5X=  
 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。 'ZGT`'ri  
6z9R1&~%  
7. 总结 a%Z4_ToLZ  
 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)。 `W"a!,s2  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 K-2o9No?j`  
 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。 ]k'#g Z$  
 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。 4;BW  
L,C? gd@"