[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。 dKQu  
.TM. v5B  
1. 建模任务 -A,UqEt  
c6T[2Ig  
]++,7Z\AU  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 YuUJgt .1  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 &n'@L9v81  
0j :u.x  
2. 建模任务：正弦光栅 <Uy $b4h  
@u@,Edh  
x-z方向(截面视图) j#jwK(:]  
,MjlA{0  
%i) 0sET  
光栅参数： ;4QE.&s`  
 周期：0.908um 0|DyYu  
 高度：1.15um jf.WmiDC  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) ^;sE)L6  
H0f]Swh0a  
3. 建模任务 . {vMn0c  
?PYZW5  
mX%T"_^  
TQtH
U6  
Iqci}G%r  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ^WrL   
AqAL)`#K  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 S.Q:O{]  
p}Um+I=1  
3a[LM!  
=$y;0]7Lwi  
4. 光滑结构的分析 mT/^F{c  
o)GesgxFa5  
C/4r3A/u  
]9-iEQ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 t`Rbn{  
 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% h$XoR0  
DX^8w?t  
nvCp-Z$  
yIC C8M  
5. 增加一个粗糙表面 *'*,mfk[  
`An p;el  
CTe!jMZ=  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 V,%K"b=  
 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。 QUm[7<"  
icQQLSU5  
rp4{lHw>C/  
P:WxhO/  
}KYOde@  

gCF
9XKW  
e=s({V  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 dO
K]Su  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 a)*(**e$*i  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 lvRTy|%[  
2r!- zEV  
LLFQ5py{  
KG4zjQf  
6. 对衍射级次效率的影响 PC\p>6xT  
^
p7z3ng  
"sIww  
粗糙度参数： ^oYRBEIJH  
 最小特征尺寸：20nm /x)i}M)  
 总的调制高度：200nm gb4$W@N7V  
 高度轮廓 ]9~Il#  
iJeodfC  
zf]e"e  
%Eugy  
V(XZ7<& {  
 效率 -GMaK.4=  
m?gGFxo  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ~Q#!oh'i  
} ,^p
{J/  
;<GK{8  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Q3Z?Z;2aR  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 yeMe2Zx  
cml~Oepf  
+*Fe   
L&rtN@5;  
 效率 YNl".c  
4cqf=  
 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。 Wsp c;]&  
+]( #!}oH  
粗糙度参数： s(ap~UCOw  
 最小特征尺寸：40nm )*R';/zaI  
 总调制高度：200nm :x
Tm-L  
 高度轮廓 IlwHHt;njp  
"LH!Trl@k  
%pH|2VB#  
yye5GVY$  
 效率 ? HNuffk  
0rQr#0`  
s|:1z"q  
pr1bsrMuL  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 DajN1}]  
ZR-64G=L,  
RnU7|p{  
粗糙度参数： [clwmx  
 最小特征尺寸：40nm 'x<oILOG  
 全高度调制：400nm : 2$*'{mM  
 高度轮廓 yGSZ;BDW:K  
@$t\yBSK  
]zCD1*)  
 效率 fBh/$   
@|sBnerE  
;<;~;od*/  
wf1p/bpf  
 ^u#iz  
 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。 Yh;(puhyA  
!f&hVLs0  
7. 总结 ,c0LRO  
 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)。 uFb 9Ic]`  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 U 8p %MFD  
 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。 ]h&1|j1  
 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。 jN'h/\  
Bd)Cijr