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。
W>y> BK]5g[
1. 建模任务 b]5/IT)@O
F rd>+
jI/#NCKE 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ,8@q2a/ 对于该仿真,采用傅里叶模态法。 =C#22xqQ.
fL(_V/p^ 2. 建模任务:正弦光栅 w5<&b1: k5g vo x-z方向(截面视图) UX24*0`\~ 0JE*| CtK
^Ycn&`s 光栅参数: ?G>E[!8ev 周期:0.908um *E|#g 高度:1.15um `D $ "K1u (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) fA)4'7UT
pnpf/T{xpM
3. 建模任务 f]NaQ!.
7
L'HO"EZFj
nTv^][
T_ j0*A$
M~U>"kX
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。 }hA)p:
h'B0rVQia>
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。 Ow0( q^H<
Um!LF"Z
0`4Fa^o]h
)O ,+'w?
4. 光滑结构的分析 xf3;:soC
byHXRA)39
E?h'OR@_ L
awgS5We|
计算衍射效率后,结果可在级次采集图中显示。 G&q@B`I
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% {!*dk
V
\Icd>>)*
\iH\N/
PmA_cP7~
5. 增加一个粗糙表面 u}-)ywX
5Z_aN|Xn
`svOPB4C' VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 0Wb3M"#9< 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。 i\zN1T_ P\3H<?@4
V9;O1 vv1W <X0e< & &:ZY4` ~}Z'/zCZf 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
a/Cc.s 第一个重要的
物理参数称为”最小特征尺寸”。
T^@P.zX 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。
m }\L i] 6C- !^8[f
VrKFpFd \4|osZ0y 6. 对衍射级次效率的影响 YH3[Jvzf4 m88[(l x8Nij:K# 粗糙度参数:
n ==+NL 最小特征尺寸:20nm
Es&'c1$^s 总的调制高度:200nm
t+aE*Q 高度轮廓
<-xu*Fc xHaoSs*C9
p><DA fB 6AKT-r. ^20x\K 效率
(RLJ_M|;/b
&Ui&2EW 粗糙表面对效率仅有微弱的影响
\l?.VE D 1-}$sO c J
Sms
\ 粗糙度参数: 最小特征尺寸:20nm
ZIJTGa}B
q 总调制高度:400nm 高度轮廓
QW>(LG G= PF]Vt
XaYgl&x'!x ;Rd\yAG 效率
KDYyLkI dr D}K/5iU]a
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=A)L Op
;){JT 粗糙度参数: \\,z[C 最小特征尺寸:40nm YL@d+
-\ 总调制高度:200nm #*;Nb 高度轮廓 &>z}u&oF
-0:B2B
'q*:+|"
i
,g<y
效率 E3E$_<^
}$1Aw%p^
^g*/p[
;AE%f.Y
更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 8A|i$#.&
21G:!t4/?n
?mW;%d~]
粗糙度参数: qYR+qSAJP
最小特征尺寸:40nm !FR1yO'd>
全高度调制:400nm k<\]={|=
高度轮廓 s`"ALn8m
JulxFjC
Z|a\rNv
效率 &<%U7?{~
g63?(+Fz
dM3V2TT
ti9cfv>
xn)r6
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。
js8\"
k0R;1lZ0n
7. 总结 R7!^ M
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)。 T+|V;nP.
对于这种类型的分析,VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 4C_-MJI
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。 hy|X(m
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。 cP MUu9du B^G{k3]t