[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。 aq3
evm  
uF5d ]{Qt  
1. 建模任务 EK.L>3  
M"F?'zTkJ  
nut;ohIh  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 6Nx TW  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 e1{t qNJ  
/b@0HL?  
2. 建模任务：正弦光栅 HC w$v#  
v}dt**l  
x-z方向(截面视图) ~
Av]LW  
+Cx~4zEq  
g=; rM8W  
光栅参数： yZ
I4%fen  
 周期：0.908um
qcke8Q  
 高度：1.15um <Xw 6m$fr:  
(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) *sf9(%j  
lj%8(Xu  
3. 建模任务 R@>R@V>c  
Faa:h#  
T,(IdVlJ  
Kbx(^f12  
Wf_aEW&n  
 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。 YU76(S9 0#  
xTD6?X'4  
 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。 YkPz ~;  
S$%/9^\jF  
u]E%R&  
mL+}Ka  
4. 光滑结构的分析 =pWpHbB.  
4M(w<f\5F  
h0n0Dc{4  
W_8FzXA  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 t,N-|  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% )Tng
tt D  
z1!ya#,$  
&g,K5at  
I>
/`W  
5. 增加一个粗糙表面 KGi@H
%NN  
2 T{PIJg3  
SfJ/(q  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 lGG
1d  
 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。 H#
U{i  
O,qR$#l   
KtEMH  
DJ}xD&G  
#2yOqUO\  
B>X+eK  
T<zonx1  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 tP!sOvQ:  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ^ bM;C_<$f  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 1:YDN.*  
&[cL%pP  
Zpb3>0<R  
a^[io1}-  
6. 对衍射级次效率的影响 >;xEzc!W3*  
EUuMSDp  
Bo%M-Gmu  
粗糙度参数： +\Q6Onqr  
 最小特征尺寸：20nm vW$]:).  
 总的调制高度：200nm =5Q;quKu^5  
 高度轮廓 " "a+Nc  
7C2/^x P  
vo71T<K  
p6=#LwL'  
iXl1S[.l  
 效率 Ur&: Rr  
_%zU^aE  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 3}twWnQZJ  
Bl`e+&b  
g1zqh,  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm RB &s$6A  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ^* DKF  
ui 2RTAb  
UO:>^,(j  
`SW`d<+L  
 效率 Ds}6{']K  
}_?7k0EZ@  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 }|SVt`n  
ZN4&:9M  
粗糙度参数： cQ+,F2  
 最小特征尺寸：40nm Be]o2N;J  
 总调制高度：200nm r1?LKoJOn  
 高度轮廓 K4RjGSaF  
HYg_{  
pu>LC6m3a  
> %Y#(_~a  
 效率 "R9kF-  
,RT\&Ze5  
T@vVff  
YYM  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 A1'IK.  
@~N#)L^  
y4?>5{`W  
粗糙度参数： O/-OW: 03  
 最小特征尺寸：40nm ihYfWG|  
 全高度调制：400nm 3t_5Xacj  
 高度轮廓 /:USpuu  
1gm{.*G  
D3HB`{  
 效率 )7`~U"r  
JGdBpj:  
DHJnz>bE  
\@F{Q-  
rvfl~<G*  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 \Fe5<G'v  
B"B  
7. 总结 1bDc ct  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 hOC,Eo  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 :8QG$
Ua1  
 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。 b~~}(^Bg  
 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。 oD
P|>yXC)  
bQeYFY#^