[技术]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。 ~^^ NHq  
N~g:Wf!  
1. 建模任务 =`Y.=RL+'n  
q>s-Y|  
\([WH!7  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 q8:{Nk  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 mp~
{W  
'cNKjL;  
2. 建模任务：正弦光栅 cL8#S>>u.  
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x-z方向(截面视图) e4I^!5)N  
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j  
~|wos-nM  
光栅参数： Y${l!+q  
 周期：0.908um Jti(b*~  
 高度：1.15um PuxK?bwC  
(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) ecOy6@UDY  
0W`LVue  
3. 建模任务 yMLOUUWa8x  
DWt*jX*  
h{lDxOH*  
%~j2 ('Y  
<DH*~tLp2  
 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。 7%OKH<i\2<  
qQ7w&9r.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。 j%<}jw[2  
)a=/8ofe  
NHw x:-RH  
R7~Yw*#,  
4. 光滑结构的分析 rOD1_X-  
E)ugLluL  
kllQca|$4  
1Q}mf!Y  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ~un%4]U  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% `-B+JQmen  
Y{f7 f'_  
j2h[70fWC  
d~ng6pA  
5. 增加一个粗糙表面 vMSW$Bx ;  
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n  
%'L;FPxB  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 'ul\Q`N3  
 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。 %up}p/?  
&[?CTZ  
rFJ[dz  
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_-cK{  
,D80/2U^  
c\cZ]RZ  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 v4*rPGv  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ~3
WL)%  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 =l
r)gj  
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6R}j-1 <n  
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6. 对衍射级次效率的影响 3$M3Q]z  
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粗糙度参数： dc0@Y  
 最小特征尺寸：20nm J/D|4fC  
 总的调制高度：200nm }GHxG9!z  
 高度轮廓 f1{z~i9@$  
00vBpsZj2;  
Yq'4e[i  
FT\?:wpKa  
y@vj;3:  
 效率 ~waNPjPRG  
P-z`c\Rt  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 <"&'>?8j  
es.CLkuD7Y  
A{,n;;  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Z/ bB h  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ?;7b*Z  
iL?iz?+.%@  
*FgJ|y6gk  
XYbyOM VI  
 效率 5vZ#b\;#V  
ZykrQ\q9  
 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。 9zKBO* p`  
=fG:A(v%}  
粗糙度参数： k&s; {|!  
 最小特征尺寸：40nm -6EK#!+  
 总调制高度：200nm cqL(^R.  
 高度轮廓 `6w#8}  
d!{7r7ob\  
CJw$j`k  
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8CY0Ey  
 效率 `<vxG4=62\  
Q</h-skLZ  
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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。 3o8\/-*<  
D\rmaF+  
`1'5
j "v  
粗糙度参数： l)@:T|)c  
 最小特征尺寸：40nm O*7i }\{  
 全高度调制：400nm IcoowZZ   
 高度轮廓 Gt^d;7x]  
QUP|FIpZ  
ju{%'D!d9  
 效率 kojG-M  
xdF guV8  
j@P5(3r  
<'*4j\*  
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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。 P/aDd@j  
/t{=8v~  
7. 总结 zl)&U=
4l  
 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)。 X4I]9t\  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 8R/ *6S=&  
 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。 ;QPy:x3  
 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。 {8m1dEC^@Q  
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