[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。 M
`Y~IG}  
lp!@uoN^T  
1. 建模任务 #2_phm'  
qK.8^{b  
H:,rNaz7D^  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 !(uyqplTk  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 V2i*PK X  
lY.FmF}k  
2. 建模任务：正弦光栅 G0CmY43  
B\KvKT|\  
x-z方向(截面视图) WkXa%OZ  
-AD3Pd|Y[  
Xy_+L_h^  
光栅参数： _D$|lk-  
 周期：0.908um Eae]s8ek9  
 高度：1.15um Et
cAU}9  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) @,i:fY  
~-A5h(  
3. 建模任务 x}AWWmXv  
eDX{}Dq(  
z1T.\mzfX  
(gvaYKvr  
::9U5E;!  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 <[8at6;  
1 c3gHc7{t  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 rzLpVpTaz  
c:>&Bg&,6T  
8"N<g'Yl,  
,kpkXK  
4. 光滑结构的分析 vbmi_[,U  
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(pREo/T  
jXSo{  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 A%k@75V@  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 8JJqEkQ  
+]Po!bN@@  
Z8z.Xn  
S'9T>&<Kn  
5. 增加一个粗糙表面 `rbTB3?  
 J5*krH2i  
Eu l,1yR  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。
% E3  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 Ldf<  
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}NMA($@A  
g"`BNI]Qp  
(5cc{zKtR  
pBL,kqYNA>  
qTj7
mUk  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 Xg^`fRg =T  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ; "ux{ .  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 P5P:_hr  
K;k_MA310  
plh.-"   
?k TVC  
6. 对衍射级次效率的影响 z4HIDb  
"|{NRIE  
g1@zk$  
粗糙度参数： dPc*!xrq  
 最小特征尺寸：20nm f<=<:+  
 总的调制高度：200nm s+#gH@c  
 高度轮廓 Xx~OZ^t&Vn  
n!2"pRIi  
6y)TXp  
V:fz  
?T3zA2  
 效率 "T=Z/@Vy  
e=<knKc Q  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ^HgQ"dD <  
tSaLR90Y6  
@%d g0F}h  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ",!#7h  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ?3D|{  
~Z9Eb|B  
NoTEbFrV  
wN>k&J  
 效率 cY8XA6  
ea kj>7\s  
 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。 m2F2  
V(I!HT5.W  
粗糙度参数： 5%BexIk  
 最小特征尺寸：40nm IFcxyp  
 总调制高度：200nm ROlef;/A  
 高度轮廓 J -tOO  
%X7R_>.   
5\gL+qM0  
9>yLSM,!rS  
 效率 N[~{'i  
+;^UxW  
x)N$.7'9OJ  
H=Scrvfx  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 I@Pp[AyG  
" !F)K  
4Vl_vTz{i  
粗糙度参数： @ x_.  
 最小特征尺寸：40nm B~+3<#B  
 全高度调制：400nm t5t,(^;f  
 高度轮廓 kW#,o9f\  
5$f vI#NO<  
R % [ZQK  
 效率 7=i8$v&GX  
zx` %)r  
yHhx- `  
=
^8*]/k  
701a%Jq_2  
 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。 2-!OflkoM0  
<7'`N\a  
7. 总结 mN^w?R41m  
 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)。 p7et>;WRx  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 0U|t@&q  
 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。 1(%9)).K  
 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。 ?YE'J~0A6  
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