[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。 ?-OPX_i_  
' )-M\'S$E  
1. 建模任务 S'U@X  
V8-h%|$p3W  
NQ|xM"MqD  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 r7]"?#  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 2X88:  
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2. 建模任务：正弦光栅 |xr\H8:(!  
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x-z方向(截面视图) 9 L?;FY)_  
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光栅参数： XM|%^ry
 
 周期：0.908um ,WWj-X|+=  
 高度：1.15um h:/1X' 3d  
(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) /^#G0f*N  
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3. 建模任务 O'NW Ebl/  
R^MiP|?ZH  
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*~z#.63oZ  
 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。 #\4 b:dv  
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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。 wk\L*\@Y}  
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4. 光滑结构的分析 b X)|MiWI  
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MZ#T^Y  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 V*65b(q)  
 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% ^m7~:=K7WG  
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5. 增加一个粗糙表面 $zkH|] zZ  
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~U}Mv{y  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 m-1?\bs  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 <%bw
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 zTCP)x  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 s`
>H  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 3;$bS<>  
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6. 对衍射级次效率的影响  Iao[Pyk  
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粗糙度参数： DB
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 最小特征尺寸：20nm VEh]p5D  
 总的调制高度：200nm (:$9%,x  
 高度轮廓 aIGn9:\  
UR>_)*  
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zS% m_,t  
b>q6:=((  
 效率 yMIT(  
Hc!!tbBQ  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ha'qIT3&  
hhq$g{+[  
B!q?_[k,  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ^!@*P,'I  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 #)i&DJ^Y  
)|T`17-  
\j:gr>4  
I#l;~a<9z  
 效率 ABWb>EZ8  
wr@GN8e`  
 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。 Pe,;MP\2  
PHkDb/HIx|  
粗糙度参数： 3}M\c)
 
 最小特征尺寸：40nm 3bH5C3(u  
 总调制高度：200nm >6K4b/.5w  
 高度轮廓 M]0^ind  
QV)}3pW  
FrR9{YTA.  
~x+Ykq0  
 效率 T#e4":A&x  
B/u*<k4  
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]S]"`;Wh  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 a#R%8)  
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LY1KQuY  
粗糙度参数： =|#w.(3y  
 最小特征尺寸：40nm W%zmD Hk~  
 全高度调制：400nm 77_g}N  
 高度轮廓 H:E5xz3VQ  
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Uf[T_  
 效率 U$@83?O{iM  
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RR'(9QJ$  
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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。 zK /f$}  
Z_jn27AC  
7. 总结 !Pe1o-O  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 y$v@wb5  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 P[1m0!,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。 As p8qHS  
 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.4n}s  
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