[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。 D,$M$f1  
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1. 建模任务 zgS)j9q}  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ']Czn._  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 O*2{V]Y @  
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2. 建模任务：正弦光栅 {OQ)Np!  
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x-z方向(截面视图) cEXd#TlY~X  
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光栅参数： zWN]#W`  
 周期：0.908um 8~!h8bkC  
 高度：1.15um lib^JJF  
(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) R0w~ Z   
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3. 建模任务 PMiu "  
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 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。
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 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。 5s0`T]X-  
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K-(C5 "j_  
4. 光滑结构的分析 cri-u E?  

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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 X#W6;?Z\  
 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% -hK^*vJ  
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5. 增加一个粗糙表面 qe uc^+P;  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 XU['lr&,W  
 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。 t,~feW,  
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2 I.Q-'@  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 !4"$O@U4  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Z4k'c+  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 uY&t9L8  
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6. 对衍射级次效率的影响 9KL)5_6 M  
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粗糙度参数： oJc v
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 最小特征尺寸：20nm g s%[Cv  
 总的调制高度：200nm u~'j?K.^  
 高度轮廓 PmUq~YZ7  
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O2~Q(q'   
D'Kiy  
 效率 :<6gP(  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 |v"&Y  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm _BND{MsX  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 0[-@<w ^j  
a^)@}4  
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 效率 239gpf]}  
3Q#3S  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 gGbJk&E  
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粗糙度参数： P
7qzZ  
 最小特征尺寸：40nm Tu=~iQ  
 总调制高度：200nm iB*1Yy0DC  
 高度轮廓 p=dM2>  
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nhB.>ReAi  
)Q~K\bJf  
 效率 R@[1a+}5  
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A{wSO./3  
5"7lWX  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 'q{d? K  
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粗糙度参数： cx+%lco!  
 最小特征尺寸：40nm Y-P?t
+l  
 全高度调制：400nm QqB9I-_  
 高度轮廓 x3=SMN|a  
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Vdb X4^V  
 效率 ByW,YKMy  
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6;}W)S  
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9
y;8JO  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 *|.-y->  
xY`$j'u  
7. 总结 q=/ck  
 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)。 dQPW9~g8Hg  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 f5vsxP)Y[  
 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。 'n7Ld6%1  
 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。 X[$FjKZh=F  
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