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。 cv'8_3   Ao K9=F}   1. 建模任务 Rw+r1vW:A   ;\pr05   d"|_NG`vr   b|i4me@    一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 +`d92Tz    对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Xu-~j!   2. 建模任务：正弦光栅 P^te   [n"eD4)K|   x-z方向(截面视图) h8/tKyr8(   c7CY ul m   { j_-iF   Y-it3q'Z   光栅参数： uH\EV`@'    周期：0.908um )>~jjR    高度：1.15um ! $JX3mP   (这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 4U dk #   (BY 0b%^   3. 建模任务 '{WEyhaS   %U{6 `m   \PS]c9@,rc   !SuflGx,q   ZV{C9S&    VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 M4Cb(QAVP   k -G9'c~    利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ;?u cC@   vyS>3 (NZ   5QqU.9M   ?Tc|3U   4. 光滑结构的分析 _N;@jq\q   9Qszr=C0   NK|U:p2H   Xr^ 5Th\    计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ;40Z/#FI   Mq~E'g4#   t,LK92?   (}wPu&Is,C   5. 增加一个粗糙表面 MgP|'H3\   ,7:GLkj   F3V:B.C    VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 iJdJP)!tz6    因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。  MMk9rBf   E uO:}[   Ur 1k3   ;Mq'+4$   K"[jrvZ=   Zbl*U(KU?    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|A.M-XLv4    第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 `6-flc0r    第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Q0`@=5?-   )+v5H   +z9BWo!{I   n[y=DdiKGS   6. 对衍射级次效率的影响 _[8JSw7   %;]/Z%!   sAO/yG   粗糙度参数： M`#g>~bI#R    最小特征尺寸：20nm  W;yg{y     总的调制高度：200nm !<h9XccN    高度轮廓 8WLh7[   rv)Eg 53Q   aA*h*   oT:wGBW   ;=%cA#}_0    效率 >f9Q&c$R   -q)|I|y*7    粗糙表面对效率仅有微弱的影响 W7s   \\Zsxya1   "a _S7K    粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 3?gfDJfE    总调制高度：400nm 高度轮廓 V LeYO5'L   m-[xrVV   =%}(Dvjv   S=L#8CID    效率 1_xkGc-z<   K)Ya%%6[U#    由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 2c,w 4rK   =L"I[   !t)uRJ    粗糙度参数： 8BY`~TZO$q    最小特征尺寸：40nm 't\sXN+1    总调制高度：200nm ;8]Hw a1!    高度轮廓 ][\ uH|   "|WKK}   ]3U|K .G   \u/=?b    效率 MqWM!v-M   =*?XZA)c   !$-QWKD4   .p~.S&)    更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 P6'0:M@5   !?B2OE   ]#rmk!VT?   粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm TU2MG VYy    全高度调制：400nm 高度轮廓 kgX"I ?>d   [}l 1`>   eA9r M:    效率 - :x6X$=   ,ce$y4%(   cl'qw##   W$R@Klz   Eo{js?1G_    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。 LC/%AbM   pmDFmES   7. 总结 0^MRPE|f5    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)。 wo) lkovd    对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 wIQt f|ZI>    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:A1j\A?    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。 ^< e(3S:

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