[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。 s%Irh;Bs  
zOsk'ZE&  
1. 建模任务 \ ix&
U  
^7,`6g
 
]^BgSC  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 @; 0t+  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 VB&`g<  
-_+,HyJP  
2. 建模任务：正弦光栅 .xV^%e?H  
rls\3R(jt  
x-z方向(截面视图) |]+PDc%  
Jx3fS2  
(^mpb  
光栅参数： 2YhtD A  
 周期：0.908um N5jJ,iz  
 高度：1.15um G*'1[Bu  
(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)
PsCr[\Ul  
84jA)  
3. 建模任务 ~LSD\+  
B0dv_'L}L  
Pt[ b;}  
T)tf!v3v  
qJq!0F  
 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。 t;L7H E@Y  
T%[!m5   
 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。 ^<w3i?KPW  
d8%sGH  
09sdt;V Q  
zelM}/d  
4. 光滑结构的分析 H`EsFKw\%  
Eq6. s)10  
X\HP&;Wd  
Y7WU4He L  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 B0$.oavC  
 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% ew 4pAav  
N={0A  
O~&j}WN  
<nbc RO.  
5. 增加一个粗糙表面 Z
t"3g6S  
W $EAo+V  
WNWtQ2]  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 #xfPobQ>il  
 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。 t# <(Q  
&.)ST0b4  
9KDm<Q-mf  
Zg/ ],/`  
8rpr10;U  
#S') i1;  
x}X hL  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ^Kfm(E  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 y.+!+4Mg|  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 r9!,cs  
@D7/u88|  
-Ta| qQa  
|eEXCn3{  
6. 对衍射级次效率的影响 MHF7hk ps}  
WdJJt2'  
)A=&3Ui)ab  
粗糙度参数： KAR **Mp+  
 最小特征尺寸：20nm =sh
3&8  
 总的调制高度：200nm gN5;Uk  
 高度轮廓 3R6=C~  
k5o{mWI b  
erd
A?  
hL}AgY@  
#kRt\Fzq  
 效率 4'GosQ85  
8
4f^==Y  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 IUSV\X9  
@nxpcHj  
`!lQd}W  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm &"mWi-Mpl  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 w'zSV1  
rYPj3!#  
xY<*:&  
?C*}NM  
 效率 :[!b";pR  
iKA}??5e  
 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。 `tH:oP0=  
,^@z;xF  
粗糙度参数： p}(pIoyUF  
 最小特征尺寸：40nm Bz4;R9_%I  
 总调制高度：200nm W
WN2  
 高度轮廓 ]qO*(m:}o  
[,Fu2j]  
Y?xc#'  
eoxEnCU  
 效率 qX:YI3:,@  
\fJ_,  
p"d_+  

\VHRI<$+5  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 .'zcD^  
jYE ?wc+FT  
^|ul3_'?  
粗糙度参数： ewVks>lbz  
 最小特征尺寸：40nm "P8(R  
 全高度调制：400nm y_{fc$_&  
 高度轮廓 &Rt^G  
(gjCm0#_%  
LjPpnjU  
 效率 r;SOAucX  
'.IR|~Y  
FC#t}4as  
Oz-@e%8L  
Nc:0opPM  
 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。 qv)%)n  
A}G>JL  
7. 总结 ".sRi  
 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)。 nJcY>Rp?  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。
MTAq}8  
 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。 /5m~t.Z9M  
 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。 _ pO1XM  
 wkKSL