[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。 /L8Q[`;.  
l#_(suo64  
1. 建模任务 1>1&NQ#}  
25RFi24>D  
B`xrdtW  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Quy&CV{@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 :O}=$[  
l.c*,9  
2. 建模任务：正弦光栅 |?=K'[5  
.|Pq!uLvc  
x-z方向(截面视图) dMw0Aw,2]8  
J2M[aibV  
IdsPB)k_  
光栅参数： )DS|mM)  
 周期：0.908um _s/5oRHA  
 高度：1.15um /G`'9cD  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) "#d>3M_  
82.::J'e  
3. 建模任务 IvFxI#.ju  
r5kKNyJ  
x$o?ckyH  
p0jQQg  
$[L~X M  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 gJEm  
_yi`relcq-  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 LD]a!e
Y  
hSQuML   
E-Nc|A  
/gWaxR*m  
4. 光滑结构的分析 &eL02:[  
&DQyJJ`k  
04`2M
NfxG  
)N4!zuSVf  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ),ur!v  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% ,@mr})s  
&M p??{g  
hXBAs*4DV8  
WrB:)Q(8=  
5. 增加一个粗糙表面 k1l\Rywp  
eD4D<\*  
AgEX,SPP  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 rucgav  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 )k)HQcfjD  
5G$N  
v
Ge];  
{kCCpU  
wKxw|Fpn  
6#[  
s!WGs_1@  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 <'n'>@  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 `1}WQS  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 T_\Nvzb}  
='!E;  
,%)O/{p_  
[{iPosQWj  
6. 对衍射级次效率的影响 '%Cc!63t*  
+,7nsWV  
oeV.K.  
粗糙度参数： ''t\J^+&  
 最小特征尺寸：20nm .|\}]
O`  
 总的调制高度：200nm /\L-y,>X  
 高度轮廓 PHQ7  
E}?n^Zf  
Db:^Omwo  
`_YXU  
Q]/ZVcoqo  
 效率 2IfcdYG  
bwrM%BL  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 .r ,wc*SF  
{}.M(nPtv;  
QZwUv<*  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm (,nQ7,2EX  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 5 [GdFd>{  
vIq>QXb;d  
eELLnU{"  
]rNM3@bVy  
 效率 o,r72>|  
WK2YHJ*$  
 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。 "SMRvi57T  
rY?]pMp  
粗糙度参数： ()'yY^   
 最小特征尺寸：40nm _*l+ze[a  
 总调制高度：200nm 7%j1=V/  
 高度轮廓 53X i)  
wH?]kV8Q  
^X]rFY1  
8}M-b6RV  
 效率 v[Mh[CyB  
I K9plsd*  
h
5)4Z^n  
rF^H\U:w  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 "xI70c{  
D6I-:{ws  
&0*7]Wo*  
粗糙度参数： V7 OhOLK8  
 最小特征尺寸：40nm ;NoiH&  
 全高度调制：400nm
 .u3;  
 高度轮廓 :Bh7mF-1  
*/_$' /qV  
gB_gjn\  
 效率 d[F3"b%  
xe4`D>LUo  
SuR+
Vv  
9]L4`.HM  
Vg^yjP{sv  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 H'"=C&D~  
:Z[|B(U  
7. 总结
Dz3~cuVb  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 ]\1H=g%Ou  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 YB+My~fw{l  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 |4C5;"Pc  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 IKrojK8-?  
3^Q;On|  
Pk3b#$+E  
QQ：2987619807 K_Pbzj4(P