[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。 <ANKoPNie  
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1. 建模任务 ukw'$Yt2  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 &(K*TB|Om  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 c[5>kQ-nq  
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2. 建模任务：正弦光栅
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x-z方向(截面视图) S^_na]M"4  
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光栅参数： kxKBI{L  
 周期：0.908um p\(%bO
 
 高度：1.15um A%9"7]:   
(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) )P$
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3. 建模任务 wj/r)rv E  
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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。 ]Z~H9!%t  
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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。 
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4. 光滑结构的分析 oV*3
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 U'@_fg  
 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% 2lGq6Au:  
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5. 增加一个粗糙表面 \ Xuu|]  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 qD%Jf4.0j  
 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。 -tDmzuD6  
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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)。 YncY_Hu  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 lGs fs(  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 8TuOf(qE  
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6. 对衍射级次效率的影响 +`\C_i-  
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粗糙度参数： $NqT={
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 最小特征尺寸：20nm G:f]z;Xdp  
 总的调制高度：200nm aN.Phn:  
 高度轮廓 Al 0zL  
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 效率 w${=]h*2  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 8j8FQ!M  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm <1V!-D4xu  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 :tNH Cx  
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 效率 Q-(twh  
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 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。 WM:we*k8h  
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粗糙度参数： %J7 ;b<}To  
 最小特征尺寸：40nm I%;xMtY1o  
 总调制高度：200nm e<>(c7bF  
 高度轮廓 |5`z;u7V  
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E[^66(KR  
 效率 ;E(%s=i  
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*tO7A$LDT  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 4w\cS&X~C  
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粗糙度参数： u\.7#D>  
 最小特征尺寸：40nm ~M2w&g;1  
 全高度调制：400nm ;)~loa1\  
 高度轮廓 %jim] ]<S[  
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 效率 v|"Nx42  
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D~G24k6b3  
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 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 mn)kd  
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7. 总结 vn9_tL&  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 ZV$qv=X  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 c7E=1*C<  
 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。 D<]z.33  
 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。 a$l  
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