[分享]受粗糙光栅表面影响的光栅级次效率分析 [复制链接]

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。 N?%FVF  
N2EX`@_2  
1. 建模任务 {*qz<U>  
l
\=He  
&,=t2_n  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 MOP#to)k&  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 JZrZDW>M  
.|J-(J<>[.  
2. 建模任务：正弦光栅 ozG!OiRW  
0yKPYA*j  
x-z方向(截面视图) EK^["_*A  
9D& 22hL4  
4,6nk.$yN  
光栅参数： v<S?"# ]F=  
 周期：0.908um ].*I Z  
 高度：1.15um BIEeHN4  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) @1peJJ{  
naW!Mga  
3. 建模任务 ]0@ J)Z09  
/{\mV(F(  
vqBT^Q_q;  
^Ea^t.c}_  
q+Qrc]>-f  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 \kksZ4,  
cvv(OkC  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 mwqe@7  
E\=23[
0  
9|LV x3]  
!PY.FnZ  
4. 光滑结构的分析 RVe UQ%  
8G p%Q  
"0A !fRI~  
hXsH9R  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 7S]akcT/  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% `Ot;KDz  
T,Zfz9{n  
:k.C|V!W  
[n;GP@A]R  
5. 增加一个粗糙表面 6`
hHx=L  
;K<W<v5m0N  
M8' GbF=1  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 #1` lJ  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 _0]{kB.$_  
Sg}]5Mn`  
B<uUf)t  
xp"5L8:C  
}CXL\,;  
75t5:>"[  
 d365{  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 By-A1|4Cp`  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 d|(@#*{T]  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 J+6bp0RIh  
2OJ=Xb1  
7IH^5r  
8'X:}O/  
6. 对衍射级次效率的影响 A~UDtXN*4  
h,C?%H+/0Q  
<[mvfw  
粗糙度参数： %4rPkPAtrp  
 最小特征尺寸：20nm hJ1:#%Qe.  
 总的调制高度：200nm LxC"j1wfl  
 高度轮廓 4
TW>BA  
_~b$6Nf!83  
27!9LU  
OCVF+D :  
/_G^d1T1?L  
 效率 :. ja~Q  
=9ISsI\Y6  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 s&7,gWy}BE  
7VQk$im399  
;0f?-W?1  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm gM<*(=x'  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 /"M7YPX;  
Gf{FFIe
(  
s!d"(K9E  
S4?N_"
m9  
 效率 TZ,kmk#
 
9"YOj_z  
 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。 $`&uu  
C
4jqT  
粗糙度参数： YQI&8~z  
 最小特征尺寸：40nm f;;(Q-.  
 总调制高度：200nm k*8 ld-O  
 高度轮廓 pU|SUM  
)./%/
_*K  
FM3DJ?\L-  
`E),G;I  
 效率 }I\hOL
 
5`B!1  
p/a)vN+*x'  
:/kz*X=<  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ?4U|6|1  
:u7y k@  
~fE6g
3  
粗糙度参数： tC=`J%Ik  
 最小特征尺寸：40nm 9cu0$P`}5  
 全高度调制：400nm }!-K)j.  
 高度轮廓 [CU]fU{$  
+ W ? /A]  
#UcqKq  
 效率 Cku&s  
X=<-rFW  
Ifm|_  
SV4a_m?  
7
2gQ<Si  
 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。 B!=JRfT  
APgP*,  
7. 总结 Dwq}O  
 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)。 (P-Bmu!s  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ~ l'dpg  
 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。 sz'IGy%  
 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。 j#TtY|Po  
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