[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。 =%d0MZD  
uJ%XF*>_D  
1. 建模任务 gK-$y9]~+  
.KE2sodq  
|FZIUS{]  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 !T26#>mV  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 S
WMi+)  
sTFRu  
2. 建模任务：正弦光栅 RhumNP<M  
RQd5Q.  
x-z方向(截面视图) 3AarRQWsn  
Z~ {[YsG  
#Pq.^ ^  
光栅参数： c"CF&vTp  
 周期：0.908um 7a'@NgiGg  
 高度：1.15um R
yN?Sn5)  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) !$.h[z^  
5\P3JoH:Yg  
3. 建模任务 c!>",rce  
6R%NjEW:  
atjrn:X  
Ed&M  
^[-3qi  
 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。 J
l9w/T  
? Glkhf7
(  
 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。 &oqzQ+H  
&io*pmUm6  
]iVoF N}^  
@P}!mdH1  
4. 光滑结构的分析 8i?h{G IMV  
FVS@z5A8<=  
"r.eN_d  
=[V  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 d(j|8/tpA  
 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% pbb6?R,  
A;#GU`  
9W@Tf  
X|X~|&j  
5. 增加一个粗糙表面 <MoKTP-<  
rJ}k!}G  
4?9cyv4H  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ,mW-O!$3W  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 Hze~oAP+  
G9i?yd4n=B  
^J$?[@qD  
&nEQ`3~F  
Fl&Z}&5p  

Gu P1  
+~]LvZtI_  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 #-Nc1+gu  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。
CNF3".a  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 gw);b)&mx  
b(.,Ex]  
~g[<A?0=y  
b".e6zev  
6. 对衍射级次效率的影响 X[up$<  
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rq>OmMQ67  
粗糙度参数： *wetPt)~v_  
 最小特征尺寸：20nm Jv9yy~  
 总的调制高度：200nm WGrG#Kw[
 
 高度轮廓 SvD^'( x  
V}UYr Va#9  
~)&im.Q4  
juc;]CHt'  
>*aqYNft  
 效率 49m}~J=*  
e+=P)Zp/  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 SYsbe
5j  
G`" 9/
FI7  
'-[~I>o%  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm =-U8^e_Y  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 9!06R-
h  
hB)TH'R{:  
-N]%)Hy  
4q7hL  
 效率 $-:j'e:j  
'6&a8&:  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ?pJUbZ#J  
~qxuD_  
粗糙度参数： L&2 Zn{#`  
 最小特征尺寸：40nm M:? :EJ  
 总调制高度：200nm XV> )[Nd\H  
 高度轮廓 (ug^2WG Yq  
8P#jC$<  
atA:v3"  
Q7-d]xJ^  
 效率 Z-D4~
?Tv  
#I(Ho:b  
xYGB{g]  
L93KsI  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。
^5yFb=2  
oI6l`K$  
ZdP2}w  
粗糙度参数： bq<DW/  
 最小特征尺寸：40nm MSw:Ay[9  
 全高度调制：400nm If*t$f>y4N  
 高度轮廓 ~20O&2  
sZ!/uN!6  
jK{)gO  
 效率 oMj;9,WK'  
L,B#%t  
J|z>5Z  
~J Xqyw}  
(K(6`~  
 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。 j5yxdjx9  
9. 7XRxR^  
7. 总结 'kz[Gh*8  
 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)。 C {GSf`D!T  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 0Q1sJDa.  
 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。 8"\g?/  
 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:mRMi  
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