[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。 %I#[k4,N  
' 1D1y'  
1. 建模任务 FvVM}l'
 
fl+2'~  
 zt2#6v  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 {YIf rM  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Lnc>O'<5P9  
j4+kL4M@H  
2. 建模任务：正弦光栅 ^]TYS]C  
s&L 6
C[  
x-z方向(截面视图) ?sclOOh  
64l(ru<  
k3UKGP1  
光栅参数： F/:Jp3@  
 周期：0.908um \+>g"';f  
 高度：1.15um N*'d]P2P`J  
(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) ?@H/;hB[|  
~y>NJM>1  
3. 建模任务 ZDr&Alp)o  
>#|%y>g .o  
w0,rFWS  
7;SI=  
'Omj-o'tn9  
 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。 W$`p ,$.n  
Pk^W+M_)~  
 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。 dPmNX-'7  
%YwIR.o  
?dY|,_O  
Q6hWHfS  
4. 光滑结构的分析 )BmO[
AiOM  

Pvz\zRq  
GI)eq:K_U8  
2py [P  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 p_qJI@u8  
 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% A;
gU@
8m  
z<,-:=BC"  
HBcL1wfS  
1Ts$kdO  
5. 增加一个粗糙表面 />dYkIv  
"w:?WS  
wD5fm5r=  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ,m1F<Pdts  
 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。 .y>G/8_i  
18o5Gs;yx  
8'o6:  
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-HUlB|Q8r  
iDV.C@  
*#7]PA Qw  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 tlcNGPa  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 #L9F\ <K  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 .{4U]a;[  
.a7!*I#g  
abkt&981K+  
OpFm:j3  
6. 对衍射级次效率的影响 um*!+Q  
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Fm4)|5  
粗糙度参数： )GR4U8<>g  
 最小特征尺寸：20nm rvp#[RAaS}  
 总的调制高度：200nm LW*v/`@  
 高度轮廓 6 B*,Mu4A  
"RLv{D<)J,  
o((!3H{D  
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(}^  
##BfI`FJ  
 效率 H1-eMDe  
U$7]
*#@&  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 tWaM+W  
` *q>E  
oP_}C[  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm XxLauJP K  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 N^%7  
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][1 iKT  
 效率 R_2T"  
|:,i  
 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。 #"!q_@b,D  
Q|(G -  
粗糙度参数： \`Ow)t:  
 最小特征尺寸：40nm Ft 6{g JBG  
 总调制高度：200nm q.!<GqSgb  
 高度轮廓 DE!c+s_g4  
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~v-@  
+jb<=ERV[  
AYGe`{  
 效率 @@d6,=  
T_Cj=>L  
bE6bx6=u  
Sc9}WU
 
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 'w?}~D.y  
q#\4/Dt  
x*!%o(G  
粗糙度参数： GBYwS{4  
 最小特征尺寸：40nm ;S+]Z!5LT  
 全高度调制：400nm ,vB~9^~  
 高度轮廓 vJ{aBx`VS  
%gEgpJd  
8:fq!m  
 效率 ^T*'B-`C7X  
W9:(P  
;VS$xnZ  
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[V-M\q  
T!Nv  
 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。 :%>TM/E N  
(O"-6`w
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7. 总结 d-`z1'  
 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)。 dU&hM<.|  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 B3&C
=*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。 7mA:~-.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。 p(.z#o#  
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