[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。 Ae>+Fcv  
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1. 建模任务 @[r[l#4yUi  
IBa0O|*6  
2.^{4 1:  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 |Hf|N$  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 :!aLa}`@  
8jz>^.-o  
2. 建模任务：正弦光栅 u"0{) ,  
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x-z方向(截面视图) H:DR?'yW  
u> {aF{  
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光栅参数： kkl'D!z2g  
 周期：0.908um &wQ;J)13  
 高度：1.15um yQhO-jT  
(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) cO5F=ZxR  
"1a;);S=*)  
3. 建模任务 !<];N0nt#  
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("a@V8M`$F  
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g *,O  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 a>v *  
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 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 "l&SRX?g  
# xO PF9  
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FAM{p=t]HT  
4. 光滑结构的分析 .)/."V  
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N:lE{IvRJ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ]wid;<  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 63E6nW M  
bSe\d~{  
v]SxZLa  
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5. 增加一个粗糙表面 UNDl&C2vz  
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{~9zuNi  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 i|{psA  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 1hw.gn*JK>  
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z|Y54o3  
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v?."`,e  
O|t>.<T?  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 f&CQn.K"  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 1o&zA<+NY  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Cf(WO-F^  
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Z]Bv  
6. 对衍射级次效率的影响 l
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粗糙度参数： nT?+^Ruc  
 最小特征尺寸：20nm WVR/0l&bU  
 总的调制高度：200nm (GF}c\=T7  
 高度轮廓 {}s/p9F4  
VzXVy)d  
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 效率 vb[0H{TT2  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 9`Qa/Y!  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Z5xQ -T`  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 t]SB.ja  
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 效率 ^mLX}E]  
7G+!9^  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 {#kCqjWG  
Z7bJ<TpZ  
粗糙度参数：
:,l16{^  
 最小特征尺寸：40nm HN7tIz@Frc  
 总调制高度：200nm 3:GwX4yW  
 高度轮廓 XQ=%a5w  
oJD]h/fQs  
=Xvm#/  
ueJ^Q,-t  
 效率 :h(RS;  
x'0_lf</#  
>/74u/&  
;SE*En  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 aB6/-T+u  
oh-EEo4,  
&?y@`',a0{  
粗糙度参数： B:X%k/{  
 最小特征尺寸：40nm 6/ 5c|  
 全高度调制：400nm pnuo;rs  
 高度轮廓 dDA8IW![S  
G2N0'R"  
w)|9iL8  
 效率 qRaPh:Q'  
{XIpHr  
8Ygf@*9L4  
%T$>E7]!  
b_`h2dUq  
 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。 K&&T:'=/  
v)np.j0V7  
7. 总结 LCSvw  
 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)。 :xHKbWz6j  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;:Z5Ft m  
 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。 +F q_w  
 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。 <lR:^M[v5<  
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