[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。 _;9)^})$  
H3b`)k sFr  
1. 建模任务 r0,}f\  
G}x^PJJt  
] N8V?.|:  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 8d
NJZoV  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Z~ (QV0}  
8^~]Ym:  
2. 建模任务：正弦光栅 >2r/d  
P^z)]K#sw  
x-z方向(截面视图) )Lq FZ~B  
C.|MA(7  
x1Uj4*Au  
光栅参数： -ydT%x  
 周期：0.908um V3S`8VI  
 高度：1.15um G!uxpZ   
(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) )DW;Gc  
Mh\c+1MFs  
3. 建模任务 G9]GK+@&F  
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4f+Ke*^[RA  
pAYuOk9n  
 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。 *Zln\Sx  
juM?y'A  
 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。 }5|uA/B  
qQQ~[JL  
mOBS[M5*  
S; >_9  
4. 光滑结构的分析 e |!i1e!  
Yd9y8TqJ  
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E{~Y  
5u8 Y
Hv  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 rTcH~s D`  
 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% n#iL[ &/Aw  
3j6$!89'  

)Fbkt(1  
|o`TRqs  
5. 增加一个粗糙表面 awUIYAgJ3  
N?aU<-T
n  
3>Yec6Hs  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 )%0#XC^/X5  
 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。 p AD@oPC  
<7qM;)g  
eD(#zfP/+  
:`d& |BB  
-YYQnN  
Pp?J5HW  
:Q89j4,  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 5 gE  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 \ /o`CV{O  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Gk<h_1WW
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VE!h!`<k  
w%kxY5q  
<)&;9C  
6. 对衍射级次效率的影响 0HE@L_$;2  
E[ ,Ur`>:  
Rh%x5RFFc  
粗糙度参数： -*3wNGh{  
 最小特征尺寸：20nm <EJC.WWJa  
 总的调制高度：200nm WVK
zh  
 高度轮廓 cu|{cy-  
/P320[B}m&  
{'JoVJKv  
4Vh#Ye:`  
e4t'3So  
 效率 [H!V  
~G"5!,J  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 z@dHXj )  
uSH.c>  
">|fB&~A  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Xfe,ZC)  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 mI-$4st]  
(c_E*>c)  
zbrDDkZ1  
EP*"=_  
 效率 +as(m  
*?cE]U6;  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 Fq:BRgCE  
@xR=bWY  
粗糙度参数： I;9>$?t[  
 最小特征尺寸：40nm RCKb5p9  
 总调制高度：200nm #Fq6-]y1")  
 高度轮廓 "??$yMW  
(k4>I"x)  
re:=fC:t5A  
!gu# #MrJ9  
 效率 x^&D8&4^  
ar }F^8Ku  
)V7bi^r  
r1f##  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 =XuBan3B>  

:T.j;~  
Ny\p$v "p  
粗糙度参数： <7-3j{065  
 最小特征尺寸：40nm Xi$2MyRd  
 全高度调制：400nm Qt`}$]
 
 高度轮廓 &c%;Lo  
v,^2'C$o  
[7oU =  
 效率 qX>mOW^gT8  
)ERmSWq/u  
R1)v;^B|)  
<'f+nC=2  
Bu$Z+o  
 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。 hX;JMQ915  
as6a)t.^  
7. 总结 %|Sh|\6A!  
 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)。 D<%/:
M  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 }f45>@uMW  
 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。 {B+|",O5)  
 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。 <A"[Wk  
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