[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。 skrdL.5  
0V;9v  
1. 建模任务 8Of.n7{  
DO*rVs3'p[  
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&v7<)*q  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 O-P'Ff"}t  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 4eVQO
%&2  
|5il5UP  
2. 建模任务：正弦光栅 EzII!0 F  
mok94XuK)  
x-z方向(截面视图) xB5qX7*.  
a]H&k$!c  
an q1zH  
光栅参数： ^mH:8_=(.  
 周期：0.908um ^wass_8  
 高度：1.15um "w7{,HP  
(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) 6roq 1=   
p1F{ v^  
3. 建模任务 _uXb 9  
g'X{  
oYx4+xH/  
J:Mn5hdK=  
!NqLBrcv0  
 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。 6JgbJbUi  
M

r-l

 
 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。 af@R\"N9c  
d+45Y,|  
hTc :'vq  
gQQve{'
 
4. 光滑结构的分析 `.i #3P  
J]W? Vvv  
o[I s$j  
&s#OiF8  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 dzk1!yy  
 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% h ?_@nQ!  
QXI#gA =  
"tT68  
.(^%M 2:6  
5. 增加一个粗糙表面 C5,\DdCX,  
9y'To
JZ6  
]qb>O:T  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ilRPV'S^  
 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。  sWyx_  
%45*DT  
$bU.6  
_U|rTil  
@Os0A  
 eC[G4  
&8;Fi2}(L  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 `3eQ#,G!  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 '7<^x>D|  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 [jz@d\k$_  
XE'3p6  
s .@Szq  
j];#=+  
6. 对衍射级次效率的影响 Py`7)S
 
o\<JG?P  
18^K!:Of  
粗糙度参数： }0Q T5  
 最小特征尺寸：20nm %H[~V f?d  
 总的调制高度：200nm Alv"D  
 高度轮廓
naiQ$uq0  
~#jnkD  
1! j^  
zh{I;~syh  
lDL(,ZZS`  
 效率 C1#f/o->  
*:%I|5  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 >]HvXEdNZ|  
e= XC$Jv  
Y .E.(\  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 
tl 9`  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 '=H3Y_{oO  
hWiHKR]  
>uo=0=9=  
-k  }LW4  
 效率 l1.eAs5U  
Z6zLL   
 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。 (QdLz5\  
dUBf.2ry  
粗糙度参数： {`Z=LLL  
 最小特征尺寸：40nm g,G{%dGsk  
 总调制高度：200nm fo=@ X>S  
 高度轮廓 z%]3`_I  
NxzAlu  
RWB
]uHzE  
V#B'm?aQ  
 效率 iOk`_LG#  
/g1;`F(MS/  
cpPS8V  
b)>l7nOc  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 (S?qxW?  
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Z75>  
/IG3>|R  
粗糙度参数： a# Uk:O!  
 最小特征尺寸：40nm LWxP}? =  
 全高度调制：400nm ^U^K\rq 1u  
 高度轮廓 XM3~]  
Abpzf\F  
9%dO"t$-q  
 效率 bo??91B^7  
Bnz}:te}  
P V9q=  
KkJE-k*D+w  
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I  
 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。 AHT(Z~C  
;[7#h8  
7. 总结 +3pfBE|  
 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)。 w[uwhd  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 SbobXTbG  
 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。 ;p"#ZS7  
 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。 5r0Sl89J  
EkOn Rm_hn  
Q@TeU#2Y  
QQ：2987619807 /AIFgsaY