[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。 #+G2ZJxL|  
`3KprpE8v  
1. 建模任务 q ha1b$  
2I<T<hFW]  
>KPJ74R  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 kA_3o)J  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Z^l!y5s/H  
5HN<*u%z  
2. 建模任务：正弦光栅 $Da^z[8e  
THp `!l  
x-z方向(截面视图) |gz,Ip{  
B@=<'/S\7  
E0Djo'64  
光栅参数： 12a #]E  
 周期：0.908um [ lW "M  
 高度：1.15um >N J$ac  
(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) o;mIu#u  
g@k9w{_  
3. 建模任务 w!RH*S  
\gkajY-?  
l/^-:RRNKi  
uH[0kh  
^j %UZ  
 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。 Yn>zR I  
'qJ-eQ7e  
 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。 I={{VQ  
;%<4U^2  
Ol[gck|~  
O:
)IRB3  
4. 光滑结构的分析 &*aU2{,s,;  
o3qv945  
P{eR
DQ=  
J"rwWIxO*  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 #:|?t&On  
 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% l`&6W?C  
WZ&@ JB  
F*}Q^%  
>EtP^Lu~f_  
5. 增加一个粗糙表面 hhAC@EGG  
2hJ3m+N^  
Nh9!lBm*]  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 (dF;Gcw+  
 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。 R+0"B  
)`mF.87b&h  
PAV2w_X~  
r5!M;hU1j  
(H+[^(3d2  
Vor9 ?F&w  
X&.$/xaT  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 yQ{_\t1Wd  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ~^~RltY  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 K=TW}ZO  
Ko)T>8:  
(B,t 1+%  
T1
HiHvJ  
6. 对衍射级次效率的影响 y%bqeo L~  
}]+}Tipd  
K)UOx#xe1  
粗糙度参数： %@93^q[\2  
 最小特征尺寸：20nm V C'-h~  
 总的调制高度：200nm ?{,)XFck  
 高度轮廓 h_G|.7!  
BC{J3<0bf@  
|/=p  
Y~hd<8 ~  
irb.F>(x  
 效率 5zw23!  
|uwteG5?$s  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 n3g WMC  
OXX(OCG>  
j_uY8c>3\q  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Z?v6pjZ?  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 e=)
*O  
n;^k
 
, gr&s+  
k,iV$,[TF  
 效率 :'rZZeb'  
F"f}vl  
 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。 TgE.=`"7  
H&=4y) /.  
粗糙度参数： `pAp[]SfQd  
 最小特征尺寸：40nm gc:p@<  
 总调制高度：200nm DD6`k*RIk.  
 高度轮廓 bc=u1=~w  
.y_bV=  

YS
z$` 7i  
xiOrk  
 效率 |XA aKZA  
ID).*@(I"  
X.AWs=:-  
b:5%}  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 <_{4-Q>S3#  
JvWs/AG1  
*ez~~ Y  
粗糙度参数： 9q)nNX<$)  
 最小特征尺寸：40nm q{Ta?|x#  
 全高度调制：400nm ]V769B
9  
 高度轮廓 A"<)(M+kG  
vl{_M*w ;  
S}p&\w H  
 效率 IJBJebqL  
sa gBmA~  
i_'R"ob{S  
L1!hF3G  
'UXj\vJ3E  
 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。 Q~Sv2  
Jn@Mbl  
7. 总结 >5~Zr$  
 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)。 V=zM5MH2  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 CWe>jlUQ  
 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。 ;'Vipj  
 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。 6=g]Y!o$  
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