[分享]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 @=}WN  
b rDyjh  
1. 建模任务 0/z$W.!  
Y37qjV  
EUgKJ=jw  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 $6r> Tc](  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 YReI|{O$c  
) R5[aO  
2. 建模任务：正弦光栅 ^K~=2^sh  
, :KJ({wM  
x-z方向(截面视图) 1Zo3
K<*J  
# M3d=  
0f3>s>`M  
光栅参数： 3aU4Z|f~  
 周期：0.908um 0R]'HA>  
 高度：1.15um y6G6wk;  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) c5KciTD^  
,]9p&xu  
3. 建模任务 ^foCcO  
9&B#@cw  
6
Rg>h  
.K#' Fec  
2*n~r  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 6*|EB|%n  
mv$gL  
 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。 /6x[C  
{=3'H?$  
L0%W;m  
%(\et%[]  
4. 光滑结构的分析 'XYjo&w  
6HVX4Z#VH  
,K&L/*  
v.,D,6qZ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 \vL{f;2J  
 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% &RHx8zScP  
nU2w\(3|  
AuBBSk8($  
RO'b)J:j9  
5. 增加一个粗糙表面 c47.,oTo  
wwa)VgoS[  
^O"o-3dte  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 uSxldc  
 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。 69odE+-X.  
sbhUW>%.  
x IL]Y7HWM  
oHu7<r  
4C;"4''L  
_.W;hf`  
X:(t,g*7  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 4/2@^\?i)  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
nIUts?mB  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ^'b\OUty-  
j4#S/:Q<7  
ySlGqR1H  
PnI_W84z  
6. 对衍射级次效率的影响 p%\&M bA  
GgvMd~  
Z?eedVV@  
粗糙度参数： B/JMH 1r  
 最小特征尺寸：20nm }[;r-5}  
 总的调制高度：200nm M=5hp&=  
 高度轮廓 .&KC2#4  
Fa X3@Sd!  
-e+im(2D=  
5~i}!n  
sA,2gbW  
 效率 07,&weQ  
-x>2Wb~%  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 M(Yt9}Z%Y  
*Oh]I|?  
Dv=pX.Z+  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm FJ|JXH*  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ,@8*c0Y~<!  
m9$lOk4/  
lygv#s-T  
C'joJEo  
 效率 'W p~8}i@  
5^{).fig  
 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。 %^;rYn3  
Rw!_j!  
粗糙度参数： Xc
G   
 最小特征尺寸：40nm 6[a;83  
 总调制高度：200nm lMjeq.5nP  
 高度轮廓 o-<.8Z}>at  
D.w6/DxaXa  
fvV5G,lD3h  
s)kr=zdyo  
 效率 A+"'8%o9}  
$69d9g8-(!  
 ByjgM`
 
FMqes5\ 3  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 \8Yv}wQ  
H66F4i  
'RIx}vPf  
粗糙度参数： z3|5E#m  
 最小特征尺寸：40nm ~Z;.np(T  
 全高度调制：400nm Ce@"+k+w  
 高度轮廓 E qt\It9  
34aSRFsk*  
uVZX53 ,g  
 效率 ] N7(<EV/  

w+{ o^O  
"'I|#dKoG  
,y[w`Q\  
O _^Y*!  
 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。 qfgw^2aUa  
>u?a#5R:m  
7. 总结 U%aDkC+M  
 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)。 j k/-7
/r  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 V`"Cd?R0Z  
 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。 i$XT Qr0K=  
 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。 'F^"+Xi  
F<Z13]|  
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QQ：2987619807 mS &^xWPV