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。 A\#iXOd
Z ,EvQ8i
1. 建模任务 e#E2>Bj;
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SCz(5[MZJ
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 '{(UW.Awo
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 qM.bF&&Go
2. 建模任务：正弦光栅 EI^06q4x
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x-z方向(截面视图) i@4~.iZ8
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光栅参数： wR^RM(1
 周期：0.908um [w -l?
 高度：1.15um ak;*W
(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) 6qaulwV4t
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3. 建模任务 El@(mOu|
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 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。 Yc'kvj)_M
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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。 )4&cph';
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4. 光滑结构的分析 `+uhy,
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 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% rW0FA
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5. 增加一个粗糙表面 ph-ATJ"
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 iURk=*Z=
 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。 IzpZwx^3''
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Ba/Yl
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Y2?.}ZO
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 >J>b>SU=-
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 0JJS2oY/
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6. 对衍射级次效率的影响 1rDqa(7
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粗糙度参数： [mPjP%{=@
 最小特征尺寸：20nm A21N|$[
 总的调制高度：200nm #Z<a
 高度轮廓 D7S'*;F
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 效率 r{rQu-|.
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 S*,rGCt'T
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm %3$*K\Ai
 总调制高度：400nm 高度轮廓 R%c SJ8O#
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 效率 fa<v0vb+
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 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。 NoJ`6MB
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粗糙度参数： -c}, :G"
 最小特征尺寸：40nm ,yTjU{<"
 总调制高度：200nm $]q8, N|1
 高度轮廓 Q"7Gy<
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0]jA<vLR
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 效率 >(snII
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S*sT] J`!
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ?PyG/W
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粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm oy;K_9\
 全高度调制：400nm 高度轮廓 e0$=!QlPr
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 效率 {b@KYR9K
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U.@*`Fg
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 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。 [S@}T zE
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7. 总结 k}#;Uy=5
 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)。 G!XIc>F*
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 h/,${,}J
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 h)me\U7UC
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 h?$T!D>
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