受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析

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。 "~Twx]Z   &dF$:$'s   1. 建模任务 |};]^5s9   Ev* b   |Ak>kQJ(1z   AN7WMX    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 :#0uy1h    对于该仿真，采用傅里叶模态法。 (mz5vzyw   2. 建模任务：正弦光栅 _+g5;S5   }$!bD   x-z方向(截面视图) Oe4 l` =2   p.^mOkpt   Zs<}{`-   EbSH)aR   光栅参数： $3S6{"    周期：0.908um xy>wA    高度：1.15um [Av#Z)R   (这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) %[\: 8   kF.!U/C   3. 建模任务 Tl5K'3   z!;n\CV@   3dfG_a61y   :b I4HXT3   SQ|pH"    VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 t1?e$s   0l3v>ty    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。 vl*CU"4   A!Zjcp|   Epj   "<ow;ciJF   4. 光滑结构的分析 r/1:!Vu(   Vd3'dq8/?   p 2xOjS1   mbxJS_P    计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 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% o0$R|/>i   #q`[(`Bx   E*ybf'   *k==2figz   5. 增加一个粗糙表面 tagkklJ~   H `q" _p:   i3t=4[~oL    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 u8qL?Aj^    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。 O-Hu:KuIf   k%E9r'Ac   xEQ2iCeC   v#&r3ZW0   w{k8Y?   kf\n    该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 v{`Z    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 j*f%<`2`j    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 d=V4,:=S   jUtrFl   ;~T)pG8IS   6g4CUP'Y   6. 对衍射级次效率的影响 1rh\X[@   0/hX3h   %y.9S=,v,   粗糙度参数： p 7IJ3YY    最小特征尺寸：20nm B%gk[!d}8    总的调制高度：200nm $l-|abLELz    高度轮廓 %HSS x+2oR   W"Hjn/xSS   i@e.Uzn   Oh6_Bci   !iUdej^tx    效率 c\FyX\i   u/!U/|    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 9qD/q?Hh$   hj64E S#x   aGVzg$    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm >"?HbR9    总调制高度：400nm 高度轮廓 & tQHxiDX   HVz-i{M   '&Ox,i]t   {%D!~,4Ht    效率 g`)3m,\   k$:QpTg[    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。 UT[nzbG   @z"Zj 3ti   !+& NG&1   粗糙度参数： idnn%iO    最小特征尺寸：40nm H^xrFXg~z    总调制高度：200nm ka{9{/dz3    高度轮廓 C.L5\"%   $de_>   *E0+!   y2>v'%]2    效率 8~RUYsg   !_E E|#`n   L]B]~Tw   fC xN!    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 6yk   eHK}U+"\   j>gO]*BX~   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm Y>t*L#i    全高度调制：400nm 高度轮廓 nQK@Uy5Yr   ?I}jsm1)   Iu|G*~\    效率 gJi11^PK   -`wGF#}y(=   CvmZW$5Yo   R4 !qm0Cd   `}k!SqG    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。 G39H@@ *O0   \sHM[nF0   7. 总结 GiHJr1    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)。 ~B>I?j    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 -qfd)A6]    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。 i051qpj    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。 pTUsdao^,

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