[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。 e(H{C  
Vl/fkd,Z  
1. 建模任务 Nnq r{ub  
Hq aay  
vD76IG jm  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 _[h!r;DsG  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 j~Mx^ivwj  
sL)7MtNwy  
2. 建模任务：正弦光栅 WI1DL&*B@<  
[L=M=;{4  
x-z方向(截面视图) WDJ rN  
q{l %k  
^G14Z5.  
光栅参数： sspGB>h8l  
 周期：0.908um MDCwgNPiQW  
 高度：1.15um K"cV7U rE  
(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) nT9Hw~f<j  
n(#[[k9&Ic  
3. 建模任务 E&dxM{`  
)Lg~2]'?j  
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3QCCX$,  
_wUg+Xs]  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 ?Xj@Sx  
X7txAp.  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 3LZvlcLb  
xy-Vw"I[bh  
U#`2~Qv/1  
d%:J-UtG"  
4. 光滑结构的分析 5DJ!:QY!  
tA^CuJR  
T0N6k acl  
KGGJ\r6  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 xy]oj  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ko"xR%Q  
U6#9W}CE  
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'4}8WYKQ  
5. 增加一个粗糙表面 5p ,HkV  
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erOj(ce  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ~-UO^$M-  
 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。 .:O($9^Ho  
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Ymf@r?F<  
3`;1;
T2$B  
T(Ji%S>  
6?
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 S R s  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 )hC3'B/[Y  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 3R%y
Ka#  
na@Go@q  
v8zOY#?  
:3{n(~  
6. 对衍射级次效率的影响 yd[4l%G(zS  
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粗糙度参数： yb,$UT"]  
 最小特征尺寸：20nm ;*hVAxs1  
 总的调制高度：200nm 0"Zxbgu)  
 高度轮廓 FiSx"o  
&Zjs  
<d O~;  
#kE8EhQZ  
'F3@Xh  
 效率 WWC&-Ni  
ihekON":  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 G @EEh.s9  
yCuLo`  
G cB<i  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm DXQ]b)y+N  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 y9k'jEZ"oh  
Wiw~oXo  
lMcO2006L  
4q.yp0E  
 效率 +VL:O]`DJ  
y`z4S,  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 0|g@;Pc  
db@^CS[P  
粗糙度参数： Xka+1c  
 最小特征尺寸：40nm CR;E*I${  
 总调制高度：200nm Ti7 @{7>  
 高度轮廓 9W,%[  
) I(9qt>Y  
JJ'f\f9  
9|Ylv:sR  
 效率 5,-:31(j\  
\.>7w 1p  
y:_>R=sw  
o ZQ@Yu3  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 A8-a}0Gh  
R~eLEjezm  
]z#)XW3#i  
粗糙度参数： *!E~4z=  
 最小特征尺寸：40nm /F46Ac}I  
 全高度调制：400nm ia-ht>F*;  
 高度轮廓 'z{
|#zd9  
eI-SWwmv/u  
My Ky*
wD  
 效率 [Jj@A(Cz  
vif)g6,  
u~>G8y)k9O  
L=fy!R  
s0:M'wA  
 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#8 W1%{x  
F1BXu@~e(  
7. 总结 Z>3m-:-e  
 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)。 <P
/odpmc  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 B/o8r
4[80  
 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。 ,k*%=
TF7N  
 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。 E" >`  
GB"Orm.  
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