[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。 C,jPr )6)  
6S]GSS<  
1. 建模任务 *1%=?:$(r6  
,CwhpW\Y  
ZYu^Q6b3  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 %3"3OOT7  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 9.PY49|  
E39:}_IV  
2. 建模任务：正弦光栅 hoSk  
t_P1a0Zu  
x-z方向(截面视图) kZF\V7k  
u%v^(9z  
ed*=p l3.  
光栅参数： ^!Bpev  
 周期：0.908um h-!(O^M  
 高度：1.15um }L:LcM  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) LhV4 ^\+  
G|Q}.v  
3. 建模任务 0@3g'TGl  
@{t^8I#]  
T /[)U  
>+1^XeeS  
nb?bx{M  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 n>Zkx+jLj<  
zA-?x1th&  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 ls#O0  
MY1 tYO  
APK@Oq  
"
@`M>)*o  
4. 光滑结构的分析 w&f29#i;b  
{SK8Mdn  
[-Q"A 6!Zd  
P\SD_8  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 tDIzn`$z  
 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% AO^F6Y/  
:~6%nFo  
7W}~c/%  
rKi)VVkx_  
5. 增加一个粗糙表面 Xb6@;G"  
{n.g7S~  
7B7I'{d  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Jz3q Pr  
 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。 & qd:o}  
KHF5Nt  
4.??U!r>KI  
P[gk9{sv  
TD\QX2m  
mHw1n=B  
`{tykYwCLc  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 U0)(k}Q)  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ?\^u},HnE|  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ?8vjHEE  

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'7_'s1  
Prjl ;[I}  
6. 对衍射级次效率的影响 Or6'5e?N  
I`5MAvP  
O#u)~C?)8  
粗糙度参数： rV2}> k  
 最小特征尺寸：20nm cH2 nG:H  
 总的调制高度：200nm B=n]N+  
 高度轮廓 Q^0K8>G^  
j}h50*6KO  

ijoR(R^r  
U*1~Zf  
Z.YsxbH3  
 效率 JziMjR  
Fb-NG.Z#  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 tx5@r;  
 NPf,9c;  
tK8
\Ib J  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm
%/S BJ  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ;B1}so1]  
k^ZUOWmU|  
 uiiA)j*!  
yChC&kX Z+  
 效率 kMwt&6wS  
;39{iU.m  
 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。 EE%OD~u&9#  
aIqNNR  
粗糙度参数： S!.xmc\  
 最小特征尺寸：40nm bF B;N+>  
 总调制高度：200nm 1f}S:Z  
 高度轮廓 [a+?z6qI\}  
+S3'ms  
*wh'4i}u  
tgrQ$Yjk  
 效率 -R&h?ec  
XWB>' UDQ#  
/~AwX8X  
\&e+f#!u  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 e3(0L I  
QjQJ "  
B]]M?pS  
粗糙度参数： &Kjqdp  
 最小特征尺寸：40nm T-<^mX[}  
 全高度调制：400nm %|-Rh^H[JK  
 高度轮廓 - MBK/  
 ym${4  
G~m(
&,:Mu  
 效率 9&2kuLp?P  
8#kFS@  
^2=Jv.2{|  
% yJs"%  
y()#FRp7  
 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。 o+aB[+  
wx57dm+  
7. 总结 VQ}=7oe%q  
 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)。 :uI}"Bp  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 jl7e6#zu  
 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。 (tVY /(~#  
 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^qT-0M  
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