[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。 gs1yWnSv5  
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1. 建模任务 ;?{^LiD+F  
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-Y524   
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 , >WH)+a  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 y`j_]qvt  
F%V|Aa  
2. 建模任务：正弦光栅 h2'6W)  
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x-z方向(截面视图) 9&r]k8K
  
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光栅参数： z*T41;b  
 周期：0.908um m%.4OXX"&  
 高度：1.15um K1X-<5]{  
(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) ';G/,wB?`  
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3. 建模任务 <h#7;o  
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 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。 n#}@|"J  
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 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。 HKb
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4. 光滑结构的分析 <N<0?GQ  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 g
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 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% DSHvBFQ  
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5. 增加一个粗糙表面 %qcCv9  
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g<;pyvq|:  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 V_ (Ly8"1;  
 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。 3]1 !g6  
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f~l pa7  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 _t,aPowX  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
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 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 N'{Yhx u  
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6. 对衍射级次效率的影响 kT   
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粗糙度参数： YCP D+  
 最小特征尺寸：20nm F ]X<q uuL  
 总的调制高度：200nm [3=Y 9P:  
 高度轮廓 Ma\%uEgTD  
z
dem}kBIe  
d. d J^M  
EyR/  
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 效率 'O 7
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 |5>A^a  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +EA ")T<l  
 总调制高度：400nm 高度轮廓
8=bn TJf  
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 效率 F+VNrt-  
1 39T*0C  
 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。 (eb65F@P  
&!;o[joG  
粗糙度参数： CUdpT$$x3  
 最小特征尺寸：40nm 8MW-JZ  
 总调制高度：200nm 4D5Wse  
 高度轮廓 GYy8kp84  
QDJ#zMxFD  
(Of`VT3ZOA  
B]hRYU  
 效率 6qQ_I0f  
VPYcA>-%u  
(e_p8[x  

.mwW`D  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 )6"p@1\u  
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Q7`)&^ Hx  
粗糙度参数： 8T+o.w==  
 最小特征尺寸：40nm d|87;;X|u  
 全高度调制：400nm ^^k9Acd~p  
 高度轮廓 u1kCvi#N  
D\ZH1C!d  
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 效率 4TQmEM,  
vnf2Z,f%  
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Qru&lAYc<  
 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。 lZkJ<*z#  
(!m6>m2  
7. 总结 US's`Ehx  
 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)。 }#~E-N3x  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 !:xE X~  
 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。 uZf 6W<a  
 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。 m' j1  
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