[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。 GjeRp|_Qd<  
k.Q4oyei  
1. 建模任务 Bl*.N9*  
Rb l4aB+  
<nbc RO.  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 `~+[pY1r  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 YT\.${N  
CN!~(1v  
2. 建模任务：正弦光栅 WN3]xw3  
|nT+W|0U  
x-z方向(截面视图) >%i]p  
!B:wzb_  
KvkU]s_  
光栅参数： .qD=u1{p9  
 周期：0.908um F|^tRL-  
 高度：1.15um '/ *;g#W=  
(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) j,CVkA*DY  
b2G1@f.U  
3. 建模任务 |[/'W7TV%?  
X-}]?OOs  
Rs;Y|W4'  
QrRnXlEM8  
-PLh|  
 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。 ve@E.`  
1y7FvD~v  
 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。 TDZ p1zpXb  
{RHa1wc  
}x(Ewr  
A? T25<}  
4. 光滑结构的分析
[[' (,,r  
9 gWqs'  
6<{XwmM  
]/c!;z  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 5 ]l8l+  
 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% C
m~z0c|T  
2b^E8+r9  
h$$2(!G4  
$J!WuOz4^i  
5. 增加一个粗糙表面 B)=)@h[f  
#?klVK&e/  
3fdqFJ O  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 O 2W2&vY  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 eh}I?:(a?  
%%qg<iO_  
3eR c>^wh  
]Ia}H+&  
Z@6xu;O  
`=19iAp.  
/f]'_t0\.  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 BT*{&'\/  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 m)e~HP7M  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 uQO\vRh0  
CC|=$(PgT  
Ob@HzXH  
$n_ax\15  
6. 对衍射级次效率的影响 Uj twOv|pF  
o>e-M  
J>Bc-
%.Q  
粗糙度参数： h4N&Ybfo  
 最小特征尺寸：20nm /A1qTG=Br  
 总的调制高度：200nm ,)Z1&J?  
 高度轮廓 -
I.BQ  
!<= ^&\A  
kWbD?i-  
OTD<3Q q  
M=#g_*d  
 效率 'W*ODAz6  
h1Logm+m  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 WuMr";2*E  
xaNM?]%  
ASULg{  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm sPRo=LB  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 j71RlS73  
n |Q'>  
g [c^7  
>8%O;3-m#  
 效率 U~O*9  
O]80";Uv  
 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。 A+ LX37
B  

MTAq}8  
粗糙度参数： ]+d>;
$O  
 最小特征尺寸：40nm wPxtQv  
 总调制高度：200nm CSlPrx2\  
 高度轮廓 /TY=ig1z  
m(CAXq-t  
BjV;/<bt  
G!E1N(%o  
 效率 AQTV1f_  
!XQ
)>T^G5  
,"?xy-6  
iHlee=}od  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 N7-LgP  
AYv7-!Yk  
Vu;z|L  
粗糙度参数： ,L
-G-V+  
 最小特征尺寸：40nm 0`Y"xN`'i  
 全高度调制：400nm fF.sT7Az+  
 高度轮廓 `ZGKM>q`  
nHl{'|~  
zszx~LSvIT  
 效率 mOntc6&]  
!'*1;OQ  
[WO>}rGw4  
+
u;RFY^  
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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。 &VTO9d  
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7. 总结 /7igPNhx  
 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)。 Ir6g"kwCKq  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 l(d3N4iz  
 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。 C=&;4In  
 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。 PGhYkj2  
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