[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。 ,~L*N*ML  
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1. 建模任务 0GMb?/
  
3qV^RW&  
'm0WPS/6E  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 XT0-"-q  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 RXRbW%b  
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2. 建模任务：正弦光栅 `n+uA~  
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x-z方向(截面视图) .]9`eGVWj  
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光栅参数： {[uhIJD3g6  
 周期：0.908um +kI}O*s  
 高度：1.15um Q-)(s  
(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) .)*&NY!nsl  
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3. 建模任务 CW`^fI9H  
`=Mk6$%Cs  
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U" @5R[=F-  
 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。 g.\b@0Uy'  
y9}qB:[bR  
 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。 l_yy;e  
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4. 光滑结构的分析
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 2NFk#_9e~  
 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% Gn7\4,C  
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5. 增加一个粗糙表面 xpZ@DK;  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 .0nT*LF  
 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。 fq1w <e  
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"P.sKhuo  
*7*_QW%?A  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 s"7FmJ\7rw  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 2U%t  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 +%C
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6. 对衍射级次效率的影响 VK9E{~0=  
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粗糙度参数： @"cnPLh&
 
 最小特征尺寸：20nm H/f}tw  
 总的调制高度：200nm 8<Nz34Y  
 高度轮廓 C&q}&=3r  

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 效率 E.'6p \  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 <)cmI .J3  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm a"+VP>4  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 qq^[(n  
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 效率 u`L*  
L7II>^"B  
 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。 EZQ!~  
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粗糙度参数： 4pDZ +}p  
 最小特征尺寸：40nm !/F-EJOH6C  
 总调制高度：200nm \ }-v
 
 高度轮廓 4yu=e;C wy  
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 效率 xoSBMf  
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B]D51R\}VE  
a(U/70j  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 fQU_
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RvW>kATb_F  
^-}3+YA  
粗糙度参数： +c'I7bBr  
 最小特征尺寸：40nm Tq6@ 1j6p  
 全高度调制：400nm wRWKem=  
 高度轮廓 k/xNqN(  
ht)KS9Xu  
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 效率 87V
XVI  
x(zW<J5X"  
* 8D(Lp1  
P[cGCmM  
d#-<=6  
 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。 MU_ >+Wnf  
l5k]voG  
7. 总结 !P)7t`X  
 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)。 TLzcQ|  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 {QLqf  
 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。 %hzNkyD)Y  
 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。 Z Q9's  
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