[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。 OekE]`~w  
Rz*GRe
 
1. 建模任务 K]dR%j  
REsw=P!b  
_?I*:: I  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ~9;udBfwF  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 qIh9? |`U  
U5?QneK  
2. 建模任务：正弦光栅 "zqa:D26  
5HY0 *\  
x-z方向(截面视图) ?k^m|Z  
/paZJ}Pr.  
q$K}Fm1C  
光栅参数： L E
FLKC  
 周期：0.908um #hXvGon
$?  
 高度：1.15um 53bVhPGv  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) axN\ZXU  
l$R9c+L=  
3. 建模任务 UDgX A  
l%2 gM7WMY  
hyhm{RC?[  
\uJ+~db
=  
r{Mn{1:O  
 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。 'cc{sjG  
Q`-Xx  
 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。 {qCFd  
Hoe
W6UV  
D)Jac@,0  
rA8
{Q.L  
4. 光滑结构的分析 IaO&f<^#o  
vCOtED*<  
3`NSSS  
WfTl\Dxw  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 z*cKH$':  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% g+?2@L$L  

&!wtH  
4<f^/!9w  
e:T9f('  
5. 增加一个粗糙表面 $IdU  
,;<M+
V3+  
vM:c70=  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 M.EL^;r  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 7>AMzNj  
Ev3,p`zS._  
]A1'+!1$  
i4M%{]G3Y  
l=#b7rBP  
>Dz8+y  
15Jc PDV  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 s E;2;2u"  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 7E5=Qx  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 tOo\s&j  
}2Y`Lr  
6X!jNh$oF  
NR%_&%qQA  
6. 对衍射级次效率的影响 3[ xHY@c  
{Wfwf  
[Ov/&jD"  
粗糙度参数： UoSc<h|  
 最小特征尺寸：20nm <5G4|l  
 总的调制高度：200nm J]Rh+@r.  
 高度轮廓 X `F>kp1  
t{`krs``  
C@pn4[jTl  
pkTVQdtRG  
E[BM0.#bZ  
 效率 JcfGe4  
J-5kvQi8  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Kp;a(D  
3/]~#y%2  
b%0@nu4  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +Z]}ce u"  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 6:?mz;oP  
xP27j_*m>  
hb9HVj  
}U%T6~_wR  
 效率 Mh{;1$j#  
#Kx @:I  
 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。 btbuE  
_3#_6>=M  
粗糙度参数： bik lja  
 最小特征尺寸：40nm [*5hx_4%B  
 总调制高度：200nm QB;TQZ  
 高度轮廓 >X=VPh8  
*<}R=X.  
(Bv~6tj~J  
m8+ EMBl  
 效率 7`^=Ie%(K  
~n(L
BA  
^ q3H  
Lg7dJnf  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ^/xb-tuV  
6 B7F  
*)vy%\  
粗糙度参数： R0bgt2J  
 最小特征尺寸：40nm 64^l/D(  
 全高度调制：400nm =-qYp0sVP  
 高度轮廓 1qp
"D_h  
5XuQQ!`  
_94R8?\_V7  
 效率 +k0UVZZX?  
D u_;!E  
2Zg%4/u,Zp  
7h>,  
itcM-?  
 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。 %zhSSB=BJ  
X?(R!=a  
7. 总结 z f>(Y7M  
 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)。 VJ1rU mO~  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 (nYGN$qC9  
 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。  @l&{ j  
 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。 H;[?8h(  
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