[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。 _KkP{g,Y  
{-%8RSK=<  
1. 建模任务 {<?8Y  
Ys&)5j-  
yT~x7,  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 %joL}f[  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 xErb11  
Z[eWey_  
2. 建模任务：正弦光栅 'g3T'2"`5  
q%dbx:y#  
x-z方向(截面视图) l,zhBnD  
-Zp BYX5e_  
,i8
%qm8  
光栅参数： yrd1J$  
 周期：0.908um ZDov2W  
 高度：1.15um tBX71d
T  
(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) (t@:dW  
o$rF-?  
3. 建模任务  Lw%_xRn)  
TwI'XMO;A  
kg\8 (@h]  
8m=O408Q  
`csZ*$7  
 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。
"F6gV;{Bt  
#<EYO  
 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。 *[|+5LVn  
|(.%
`BTD  
b6p'%;Y/  
m^=El7+  
4. 光滑结构的分析 '4Fwh]Ee  
,>8w|951'  
n?;rWq"  
F=e-jKogK  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 QR_h#N2h  
 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% u05Yy&(f  
;{q*  
 ?r@^9  

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@I  
5. 增加一个粗糙表面 aB?usVoS  
j<k6z  
D W^Zuu/)  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 )*S:C   
 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。 %:zu68Q[  
%OHZOs  
/zoy,t-i  
/-G_0A2wF  
o. ;Vrc  
V)N{Fr)&  
"H<us?r{  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 7CvBE;i  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 "WUS?Q  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 zsJermF,O  
_B&Lyg!J  
%yu =,J j  
F= %A9b_a  
6. 对衍射级次效率的影响 e,MsF4'  
-Ou.C7ol  
+
yHz7^6-5  
粗糙度参数： 3RT\G0?8f  
 最小特征尺寸：20nm stBe ^C  
 总的调制高度：200nm H(rD*R[  
 高度轮廓 )
1KyUQ\e  
ii-AE L  

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#mA(x@:*  
F_jHi0A  
 效率 ;%B9mM#p~  
y,3ZdY"  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 -p.\fvip  
UNff&E-  

c$%*p (zY  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm n=vDEX:'  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 mpMAhm
:  
Wi'}d6c  
;ryNfP%  
$?G@ijk,  
 效率 ?(R3%fU  
-` U|5  
 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。 '2H?c<Y3  
O'mcN*  
粗糙度参数： ]
f0'YLG  
 最小特征尺寸：40nm c{BAQZVc  
 总调制高度：200nm czuIs|_K*  
 高度轮廓 +*:mKx@Nw  
hx$61E=  
1x:W 3.  
jTvcKm|q  
 效率 >8>!wi9U  
Cp6S2v I  
<$0is:]  
|Ev|A9J!  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 q[,p#uJ]  
'|[V}K5m/f  
, ~O>8VbF  
粗糙度参数： ;7QXs39S  
 最小特征尺寸：40nm fY[Fwjj3  
 全高度调制：400nm Z~~6y6p  
 高度轮廓 HcsVq+  
W2 -%/  
hu
l,Yd) Z  
 效率 Q&eyqk   
)8@-  
Z8#nu  
dFy$w=  
4,I,f>V  
 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。 )4L2&e`k)(  
lFnls6dp  
7. 总结 ub-3/T  
 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)。 wtTy(j,9  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 QnWE;zN[7A  
 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。 ga5Q  
 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。 g"m' C6;  
V]F D'XAl  
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QQ：2987619807 l{{,D57J