[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。 `S)*(s?T  
E:7R>.g  
1. 建模任务 xY_<D+OV  
At t~NTL  
Q85Y6',  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 j:Y1  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 'nx";[6(  
n "J+?~9  
2. 建模任务：正弦光栅 ^Fop/\E  
F]qX}  
x-z方向(截面视图) C<G`wXlP|  
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光栅参数： u*h+c8|zI  
 周期：0.908um L!>EW0  
 高度：1.15um W]TO%x{  
(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)
)8,)&F  
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3. 建模任务 {J[5 {]Je[  
^7p>p8  
1s"/R  
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=Rw-@*#l  
 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。 {hRM=f7  
ZC!GKWP2  
 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。 @lO(QpdG  
XX9u%BZ~  
n !oxwA!  
RZL:k;}5  
4. 光滑结构的分析 jI%g!  
^#0k\f>_  
`A0trC3  
wI{ED  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ^_0l(ke  
 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% \v,mr|  
=Z~nzyaN  
um5n3=K  
_oU}>5  
5. 增加一个粗糙表面 ajJ+Jn\  
? CabVj-r  
\J?l7mG  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ^{l^Z +b.  
 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。 xlHC?d0}  
tUr
wg  
D,( "3zx  
,x]xtg?  
"'9[c"Iz  
P_y8[Y]?  
Y5&mJp\G  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 I<}<!.Bc!  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 M#'j7EMu
 
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 /l.ox.4z#  
c&]nAn(  
up^D9(y\  
}iBFo\vU  
6. 对衍射级次效率的影响 !J/fJW>m6  
R>CIEL  
K:_5#!*^98  
粗糙度参数： ,JVWn>s  
 最小特征尺寸：20nm s<hl>vY_'  
 总的调制高度：200nm &?wNL@n  
 高度轮廓 KhFw%Z0s<  
a}#8n^2  
!7fL'  
V W2+ Bs}  
x<lY&KQ0  
 效率 EsK.g/d  
OdWZYWj  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 fk)5T
Pc^  
y<0RgG1qp  
6.(
L8.jv  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ZaKT~f%%z  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 UFOUkS F  
@5tW*:s  
B*c@w~E  
w15QqhlK  
 效率 -
,Y[`(q  
k&dLg5O  
 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。 U1,f$McZs  
A&8{0  
粗糙度参数： _=*ph0nu  
 最小特征尺寸：40nm a|u&N:v7B  
 总调制高度：200nm ab
/^z0GT  
 高度轮廓 >$ok3-tuU  
iI 4XM>`a  
Kx<T;iJ}  
)o[Jxu'  
 效率 *ke9/hO1i  
+.Cx.Nf(  
zc4l{+3  
6vL+qOdx  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 A."]6R<  
873'=m&  
|vVcO  
粗糙度参数： R&P}\cf8T  
 最小特征尺寸：40nm x4 .Y&Wq#  
 全高度调制：400nm M"l<::z  
 高度轮廓 +@5@`"Jry  
hF4gz*Q  
?K9zTas@  
 效率 sQ05
wAv  
%<?U`o@*  

{%PgR){qR  
TLWU7aj&!  
QgB%\mO=  
 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。 XxeyGs^%9  
1*vt\,G  
7. 总结 Du7DMo=l  
 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)。 x
|0@T?  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 %!HBPLk  
 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。 Ph Ep3o&"  
 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。 _4lhwKYU  
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