[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。 p#>d1R1&  
r(p@{L185  
1. 建模任务 ?;ovh nY)  
(dQsR sA  
!H4C5wDu  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 =m/BH^|&W  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 6a4-VX5  
MOIMW+n  
2. 建模任务：正弦光栅 sg8j}^VI  
vhL/L?NB$  
x-z方向(截面视图) 3GM9ZPeN:  
b9"HTQHl  
/m8&E*+T1  
光栅参数： Ae^Idz  
 周期：0.908um l]F)]>AE  
 高度：1.15um a"whg~  
(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) z99jW<*0  
3R`eddenF  
3. 建模任务 LHHDD\X   
P>qDQ1  
/YD2F  
K%3{a=1  
CNrK]+>  
 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。 ]C5/-J,F  
2_CJV  
 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。 uM@ve(8\  
^u$?& #  
|\J! x|xy  
fe+2U|y  
4. 光滑结构的分析 =O'>H](Q  
#Y<(7  
q#*b4q {  
1D2Yued  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 u8Oo@xf0Fr  
 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% $uCY\xqZ  
_aK4[*jnqh  
9q>rUoK^  
f~v@;/HL  
5. 增加一个粗糙表面 |$sMzPCxOk  
k/.a yLq  
97MbyEE8J  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Qcs>BOV~  
 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。 m$80D,3  
??h4qJ  
q+cx.Rc#  
+w9X$<?_  
taqmtXU=(  
GOj<>h}r  
y4`uU1=  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Ob m%\h  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 l@<yC-Xd  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 } DQ KfS  
&]P1IQ  
W~2T/~M  
[@`K
i  
6. 对衍射级次效率的影响 YLFM3IaP  
'X/(M<c  
>Z!H9]f(  
粗糙度参数： l_0/g^(  
 最小特征尺寸：20nm uH=^ILN.  
 总的调制高度：200nm jR@J1IR<  
 高度轮廓 I'a&n}jx  
'o% .Qx  
*|^}=ioj*  
-:!FQ'/7E  
#S
*cFnd  
 效率 5_E,x  
^UiSezcI  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 8w L%(p  
)R5=GHmL  
#Oq~ZV|<l  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ;vLg4k  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 v5g]_v*F  
m5\/7 VC  
H*VZ&{\7  
#F25,:hY  
 效率 eO?@K$I  
1-:{&!  
 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。 Nx^r&pr  
GZk
{tTv  
粗糙度参数： 4}MZB*);0  
 最小特征尺寸：40nm Dvz}sQZ  
 总调制高度：200nm VKb'!Ystl  
 高度轮廓 {j4J
(dtO  
|"o/GUI~  

5dem~YY5  
-wUw)gJbM  
 效率 C|H/x\?zRv  
\o=YsJ8U  
GK\`8xWE  
3 V{&o,6  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 &I=F4 z  
@-H D9h  
#oQDt'  
粗糙度参数： n1 kh8
,  
 最小特征尺寸：40nm G'0]m-)dw  
 全高度调制：400nm &&er7_Q  
 高度轮廓 v dR6y  
RY9h^q*  
'D<84|w:1  
 效率 'X{J~fEI!  
Gp5[H}8
K  
SXx;-Ws  
6}S1um4 F  
ITf, )?|]Y  
 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。 |*[#Iii'  
cBz_L"5vr[  
7. 总结 _7qGo7bpN  
 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)。 <QZ X""  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 'awZ-$#  
 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。 vhot-rBN  
 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。 )AoF-&,w  
+Oa+G.;)o4