[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。 ^tp6G  
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1. 建模任务 p]z< 43O$  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 i-kj6N5  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 d'bAM{R>  
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2. 建模任务：正弦光栅 |DB7o+4  
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x-z方向(截面视图) P|0dZHpT  
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光栅参数： U"SH fI:  
 周期：0.908um `B1r+uTP~  
 高度：1.15um B<V8:vOam  
(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) .N:& {$o:  
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3. 建模任务 $G\IzK  
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 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。 /=y _#l  
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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。 pgp@Zw)r)k  
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4. 光滑结构的分析 W{)RJ1  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 w#-J ?/m  
 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% zw2qv'  
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5. 增加一个粗糙表面 X 

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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 vq?aFX9F  
 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。 ~_XK<}SK  
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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)。 `!um)4  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 zJMm=Mw^  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 aN^x]0P!0  
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6. 对衍射级次效率的影响 l(B(gPvU  
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粗糙度参数： F<YXkG4pO  
 最小特征尺寸：20nm F\Z|JCA  
 总的调制高度：200nm A,u}p rwH  
 高度轮廓 g><*qd?t  
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 效率 |Nf90.dL  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 3~ptD5@WF  
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5,Xr`]  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Mr}K-C?ge  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 a49xf^{1"i  
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 效率 Tw]].|^f-  
G@=H=' :~  
 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。 XD8Q2un  
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粗糙度参数： vFx0B?  
 最小特征尺寸：40nm 1:j[p=Q&  
 总调制高度：200nm ] v8.ym  
 高度轮廓 Q|] 9  
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 效率 gc[BP>tl\  
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~/R bYvyA  
mNDd>4%H_  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 z<jH{AU  
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粗糙度参数： i[N=.  
 最小特征尺寸：40nm '>U&B}  
 全高度调制：400nm {~0r3N4Zl  
 高度轮廓 QG8X{'  
SMMvRF`7  
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 效率 H"vy[/UcR  
abw7{%2  
ELgq#z  
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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。 b!gvvg<  
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7. 总结 qP4vH]  
 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)。
+)U>mm,  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 VPI;{0kh  
 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。 w\`u|f;Aq  
 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。 4cQ|"sOzD  
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