[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。 Q5c3C&$6  
e"y-A&|  
1. 建模任务 kXV
;J$1  
X1HEeJ|  
#_eXybUV  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 e |K_y~  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 ku4Gc6f#gG  
qt
(4?_J  
2. 建模任务：正弦光栅 2?Y8hm  
IL go:xQ  
x-z方向(截面视图) f&j\gYWq  
3! #|hI>f  
}uNj#Uf  
光栅参数： 4E2#krE%  
 周期：0.908um o}DRp4;Ka  
 高度：1.15um mPU}]1*p  
(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) b@c(Nv  
ic5af"/(\  
3. 建模任务 3?K+wg s  
uH?dy55Y  
,hH c -%-  
@0]w!q  
j!@T@ 8J  
 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。 \=D+7'3  
-RJ~Sky[  
 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。 [[HCP8Wk  
v4Wq0>o  
&\I<j\F2/  
\6
1H(,  
4. 光滑结构的分析 <THwl/a  
+m]-)  
S{?l/*Il*_  
#1%ahPhR+  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 wK0x\V6dJ  
 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% (a0(ZOKH  
4qQE9fxdY  
~;jgl_5?b  
<jh7G  
5. 增加一个粗糙表面 )u+O~Y95&i  
'j*Q   
%X's/;(Lx`  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 r&Nh>6<&/  
 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。 0J^Z)U>j  
*Lxt{z`9  
{ TI,|'>5[  

}-sh  
)sW!s3>S>  
F53 .g/[  
 pdm(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)。 gxmo 1  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 _h4]gZ  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 +pq) 7  
.71ZeLv*  
k-a1^K3  
G6
2;p#  
6. 对衍射级次效率的影响 rHjDf[5+  
P>u2""c  
6eUGE4NF(  
粗糙度参数： 8G3 Z,8P4(  
 最小特征尺寸：20nm vs$h&o>|  
 总的调制高度：200nm [u;(4sa}  
 高度轮廓 EcX7wrl9x  
Go1xyd:k  
MM]0}65KG  
5Pq6X  
n-SO201[*  
 效率 WMnSkO  
mi$C%~]5m  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 kssRwe%>;  
FX9WXb4w  
(SQGl!Lai0  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm p#Po?  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 c~/poFj  
A W6B[  
-W.-m2:1  
pGD-K41O]  
 效率 Du +_dr^4  
Xs|d#WbX  
 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。 ^V1\boo=  
0[fBP\H"Wr  
粗糙度参数： ^wc:qll  
 最小特征尺寸：40nm <$hv{a  
 总调制高度：200nm _.R]K$U  
 高度轮廓 88<d<)7t  
!SE  
a * CXg.i  
ZvQZD=,F  
 效率 bf=\ED^  
H"A@Q.'  
>TM{2b,(p  
Y@k=m )zE  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 8@+<W%+th  
.b`8
+  
TD*AFR3Oz  
粗糙度参数： \2[tM/+Bs  
 最小特征尺寸：40nm }6pr.-J  
 全高度调制：400nm 5(\/ b<#  
 高度轮廓 i;/;zG^=_  
=O"l/\c^  
}@jJv||  
 效率 Im-qGB0C  
_a9oHg  
%"oGJp  
-DJ,<f*$  
>EA\KrjW  
 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。 <KtL,a=2+  
6< -Cpc  
7. 总结 %Jd!x{a`>A  
 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)。 <\uDt
bK  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 =Ez@kTvOs  
 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。 >dgq2ok!u  
 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。 _<2{8>EVf  
E}F-*go  
TG8U=9qt  
QQ：2987619807 gaNe\