該案例介紹了一個正弦光柵的仿真，該光柵表面具有隨機(jī)變化的粗糙度結(jié)構(gòu)。此外，分析了對衍射級次的影響，特別是衍射效率。
1. 建模任務(wù)
一個正弦光柵不同衍射級次的嚴(yán)格分析和優(yōu)化。
對于該仿真，采用傅里葉模態(tài)法。
2. 建模任務(wù)：正弦光柵
x-z方向(截面視圖)
光柵參數(shù)：
周期：0.908um
高度：1.15um
(這些參數(shù)提供了一個具有均勻分布傳輸效率0級和±1級衍射級次，詳見案例341)
3. 建模任務(wù)
VirtualLab光柵工具箱提供的光柵級次分析器，可對光柵衍射效率進(jìn)行嚴(yán)格的計算。
利用該分析器，也可以分別計算出現(xiàn)的每個衍射級次的衍射效率。
4. 光滑結(jié)構(gòu)的分析
計算衍射效率后，結(jié)果可在級次采集圖中顯示。
對于光滑結(jié)構(gòu)，參數(shù)平穩(wěn)，0級和±1衍射級次的傳輸效率大約為32%
5. 增加一個粗糙表面
VirtualLab光柵工具箱可將兩個界面進(jìn)行組合(如添加)。
因此任意光柵形狀(如正弦光柵)可以與粗糙表面組合，形成粗糙光柵面型。
該粗糙面有可通過幾個選項來實現(xiàn)表面的變化(如周期化)。
第一個重要的物理參數(shù)稱為”最小特征尺寸”。
第二個重要的物理參數(shù)是定義”總調(diào)制高度”。
6. 對衍射級次效率的影響
粗糙度參數(shù)：
最小特征尺寸：20nm
總的調(diào)制高度：200nm
高度輪廓
效率
粗糙表面對效率僅有微弱的影響
粗糙度參數(shù)：
最小特征尺寸：20nm
總調(diào)制高度：400nm
高度輪廓
效率
由于粗糙表面的總調(diào)制高度變大，±1級衍射效率發(fā)生輕微不對稱。
粗糙度參數(shù)：
最小特征尺寸：40nm
總調(diào)制高度：200nm
高度輪廓
效率
更大的”最小特征尺寸”降低了0級衍射的透射效率。
粗糙度參數(shù)：
最小特征尺寸：40nm
全高度調(diào)制：400nm
高度輪廓
效率
對于較粗糙的表面，0級衍射效率大幅降低，而且±1級衍射效率的不對稱性增大。
7. 總結(jié)
VirtualLab的光柵工具箱可對任意形狀光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行嚴(yán)格分析(如包含一個附加粗糙面的正弦光柵)。
對于這種類型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里葉模態(tài)法。
光柵級次分析器能夠計算全部或特定衍射級次的衍射效率。
利用VirtualLab光柵工具箱，光柵表面的粗糙度可被加以考慮。因此，由于加工引起的結(jié)構(gòu)差異產(chǎn)生的影響可被估算。
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