[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。 L<_zQ  
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1. 建模任务 m$B)_WW  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 +<w\K*  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ><"0GPxrx  
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2. 建模任务：正弦光栅 !MQVtn^C#  
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x-z方向(截面视图) W,ik ;P\  
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光栅参数： 'uU{.bq  
 周期：0.908um y(*#0fJrTV  
 高度：1.15um :V^|}C#  
(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) tW}At  
6;#Rd|  
3. 建模任务 B dKD%CJ[  
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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。 o6A1;e  
Bf{c4YiF  
 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。 ZCz#B2Sf8  
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B:=VMX~GE  
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4. 光滑结构的分析 .l
yK ,p  
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L1YiXJ,T,  
b?nORWjC  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 }<qT[m  
 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% &~sirxR p  
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mk]8}+^.  
5. 增加一个粗糙表面 wi@Qf6(mn  
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(.N!(;G  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 tl+ 9SBl  
 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。 ]8dzTEjk  
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55Ag<\7  
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h"t\x}8qq  
+wxDK A_  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Am"e%|:  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 -)Of\4kx  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 @~8*  
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6. 对衍射级次效率的影响 V?&P).5)  
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粗糙度参数： J/B`c(  
 最小特征尺寸：20nm +a0` ,Jc  
 总的调制高度：200nm jj6yf.r6c  
 高度轮廓 Hp5.jor(k  
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X}B]0z>  
\@m^w"Ij  
5]~451  
 效率 x4-_K%  
{fa3"k_ke  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ]Gf`nJDV  
cUC!'+L  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm MIdViS.g  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 -mw`f)?Ev  
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'Uf#.  
aKz:hG  
OxqkpK&  
 效率 ,-[z?dvO  
Z7p!YTA  
 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。 VG|FjD  
q![`3m-d.  
粗糙度参数： 
L :Ldk  
 最小特征尺寸：40nm W_lXY Z<  
 总调制高度：200nm zD;k|"e  
 高度轮廓 nM|F MK^  
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gUY~ l= c  
tmi)LRF H  
 效率 YO9;NA{sH  
g cb6*@u!  
Ug\$Ob5=q  
U=PTn(2  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 yt<h!k$ _P  
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LkXho>y  
粗糙度参数： E8BIb 'b;  
 最小特征尺寸：40nm iFnD`l6)  
 全高度调制：400nm hkMVA  
 高度轮廓 >:HmIW0PLe  
K/K|[=bl  
Ll.P>LH  
 效率 QD%!a{I  

2'u%  

hLj7i?  
1!NrndJI  
Whe-()pG{  
 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。 aK/fZ$Qc  
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7. 总结 p<3<Zk 7~0  
 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)。 h"nhDART<  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 b0Dco0U(  
 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。 W/g_XQ  
 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。 4:5M,p  
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