[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。 8gmn6dCf  
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1. 建模任务 U?U(;nSR\A  
_Nu`)m  
iM64,wnA  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 B$`lYDqaG  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Q.(51]'  
A:Rw@B$  
2. 建模任务：正弦光栅 qZG-Lh  
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x-z方向(截面视图) 9Nl*4  
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光栅参数： ':;LrTc'K  
 周期：0.908um ;x>;jS.t  
 高度：1.15um ehc<|O9tY  
(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) &9kiO  
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3. 建模任务 FH n,]Tfx  
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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。 \3 KfD'L  
Z oTNm  
 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。 F|]rA*2u  
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5K(n3?1z)  
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4. 光滑结构的分析 Hz4uZ*7\|  
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x[m'FsR4  
.xv^G?GG  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 dt.-C_MO  
 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% S1>Z6  
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5. 增加一个粗糙表面 pFH?/D/q  
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)9pBu B  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 `hF;$  
 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。 .%hQJ{vf-^  
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/kb$p8!C".  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 E#~2wqK  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 0eaUorm)  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 L3' \r  
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6. 对衍射级次效率的影响 6NKF'zh  
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粗糙度参数： <e^6.!;W  
 最小特征尺寸：20nm 0<"tl0p_  
 总的调制高度：200nm YmA) @1@U  
 高度轮廓 ees^O{ 8  
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 效率 GHqBnE{B  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 d<)s@Ntgm  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm AzW%+ LUD  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 {K6Kx36  
k.h^ $f  
se"um5N-  
%!#rrt,F  
 效率 X$ejy/+.  
.M`LUb"!  
 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。 )SC`6(GW  
TosPk(o(  
粗糙度参数： P|yGx)'^P  
 最小特征尺寸：40nm 7n$AkzO0  
 总调制高度：200nm ENpaaW@!Y  
 高度轮廓 ~m3V]v(q7  
`=PB2'  
?cA8P.?^A  
WCWSLEAza  
 效率 p}cd}@cQ6  
x*k65WO\  
.)?2)Fl  
/"g[Ay  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 |A2W8b {]  
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S]Sp Z8  
粗糙度参数： 7v.#o4nPK  
 最小特征尺寸：40nm -(|7`U  
 全高度调制：400nm A;b=E[iv  
 高度轮廓 (0Zrfu^  
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/[p?_EX@  
 效率 gizmJ:<  
wCTcGsw W  
-%7Jj;yA  
Y8{T.\%\+  
M^!C?(Hx^x  
 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。 iDyMWlV  
& bp#1KR)  
7. 总结 \a9D[wk;@  
 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)。 8N</Yi|n  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 >F_qa=t%[  
 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。 .eZPp~[lAN  
 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=#'B*'w  
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