[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。 IiRII)  
LSN%k5G7.  
1. 建模任务 *w_f-YoXp  
84UI)nE:Q  
&a];"2  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 @gHWU>k,A  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 v|K<3@J  
#E#.`/4  
2. 建模任务：正弦光栅 @N,I}_9-  
#Hyfjj  
x-z方向(截面视图) _/%,Z
oZ2  
'q9='TOk  
cri.kr9Y  
光栅参数： >Vv
js  
 周期：0.908um  t_Rpeav  
 高度：1.15um t ]yD95|  
(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) OJ Y_u[  
"f-z
3kL  
3. 建模任务 ]f~mR_E  
ZJeTx.Gi6  
oiY&O]}  
)i{B:w\ ^  
Z$&i"1{  
 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。 +Xjevg6DU  
4_B1qN
 
 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。 S|HnmkV66  
mFu0$N6]H  
u"*Wo'3I|  
%HK\  
4. 光滑结构的分析 ,}hJ)  
U)g27*7
  
7)y9%-}  
_6,Tb]  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 84uHK)h<%  
 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% AyUiX2=w1  
fR6.:7&  
5$C]$o}  
5v@-.p  
5. 增加一个粗糙表面 GI40Ztms  
Z 71.*  
TaN]{k  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Y']D_\y  
 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。 Z(=UZI?  
6s$jt-bH  
MU/3**zoW  
!<P|:Oo*Dl  
s wIJmA  
%Z#s9
Q
C  
= g[Cs*  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 $J
TQA  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ^&mJDR
e  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 <#r/4a"V  
0nbQKoF  
ozr82  
}F~4+4B^  
6. 对衍射级次效率的影响 8w|-7$ v  
[c=T)]E1  
?\D=DIN-r  
粗糙度参数： g)@d(EYY  
 最小特征尺寸：20nm }#h>*+Q  
 总的调制高度：200nm |
VPJaiC~  
 高度轮廓 I3wv6xZ2  
2UF ,W]  
5lc%GJybV  
c+^#(OB  
D'!
v9}  
 效率 <7;AK!BH  
J0eJRs  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 P}kp_l27  
Zoi\r  
j$z<
wR7j0  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm O0Vtvbj  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 uuA q\YZy/  
;HOOo>%_K  
x/pM.NZF1  
S|pMX87R  
 效率 g,0u_$U  
lW!}OzE(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。 =QiVcw,G#  
C25r3bj  
粗糙度参数： GkT:7`|C  
 最小特征尺寸：40nm .-Xp]>f,  
 总调制高度：200nm ba-J-G@YW  
 高度轮廓 dcGs0b  
yl=_ /'*  
F{g^4  
OZ/!=;  
 效率 1gTW*vLM\  

.|pyloL.  
 >Mzk;TM  
opKk#40  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 9EE},D  
h5:>o  
6Wm`Vj(s  
粗糙度参数： Y)-)owx7  
 最小特征尺寸：40nm z DP  
 全高度调制：400nm n]N+  
 高度轮廓 =deqj^&@  
l|O)B #  
1ud+~y$K  
 效率 ,1s,G]%M  
;-OnCLr  
L6xLD X7y  
XYOPX>$T  
4|W
glri  
 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。 }nQni?  
/-.i=o]b  
7. 总结 qOusO6  
 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)。 Q bg,q  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 QEavb
h^S  
 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。 %SwN/rna  
 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。 ?3{R'Buv]  
4TBK:Vm5