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。 # f{L;
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1. 建模任务 ~qW"v^<
hcD.-(-;)
^6^A/]v
Q mz3GH@wg
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 *5'l"YQ@1
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 %aJ8wYj*
2. 建模任务：正弦光栅 zU>bT20x/
~\+mo
x-z方向(截面视图) NEMC
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^t)alNGos
A `=.F
光栅参数： cA B^]j
 周期：0.908um w3oe.hWP3N
 高度：1.15um q}7(w$&
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) V^p XbDRl
w259':
3. 建模任务 {cYbM[}U"
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WPNvZg9*c
Fm.IRu<\`
FkIT/H
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 [;i3o?\_I
Q\v^3u2;m`
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 q"^T}d d,
N%+C5e<
]a=Bc~g91
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4. 光滑结构的分析 y <21~g=
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% w4p<q68
* d[sja+
8Ow0A
l7=WO#Pb
5. 增加一个粗糙表面 FiJU *
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 n*fsdo~
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 oT27BK26?h
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%]i("21
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 v5o@ls
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 0FD+iID
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Nt'u;0
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6. 对衍射级次效率的影响 i^'Uod0d.
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粗糙度参数： (Q09$
 最小特征尺寸：20nm l6EDl0~r
 总的调制高度：200nm Hh1OD?N)
 高度轮廓 h .$3jNU
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_mw(~r8R
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)FrXD3p
 效率 lE?F Wt
Eo }mSd
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 z2lEHa?w
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm BK1Aq3*)
 总调制高度：400nm 高度轮廓 hD:$Sv/H
E|Lv_4lb=
!mX 2
"sf]I[a
 效率 {s=$.Kg
L@{5:#-
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 zF[>K4
Nz&J&\X)tD
Rz!E=1Y$
粗糙度参数： H[{ch t h
 最小特征尺寸：40nm F_$K+6
 总调制高度：200nm uz1t uX_
 高度轮廓 o|nj2.
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V}>0r+NL<
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 效率 gn? ~y`
Q b5AQf30
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 m3k}Q3&6Z
(,E.1j]ji
QMzBx*g(
粗糙度参数： 最小特征尺寸：40nm ^zv28Wq>
 全高度调制：400nm 高度轮廓 r)dT,X[}F
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 效率 > @ulvHL
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 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 -,~n|ceI
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7. 总结 6M"]p
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 @>J4K#"
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 :Q\b$=,:
 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。 33\{S$p
 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。 ,2)LH'Xx
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