[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。 |oi+|r  
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1. 建模任务 .|Huzk+  
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U!aM63F3  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 -B *W^-;*  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 JaCX}[R  
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2. 建模任务：正弦光栅 R}ki%i5|  
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x-z方向(截面视图) HIXAA?_eh=  
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光栅参数： !6KX^j-  
 周期：0.908um 6ZqU:^3  
 高度：1.15um ABN4kM>%  
(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) fF(2bVKP:  
n#lbfN 4  
3. 建模任务 h2ROQKL"B  
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2:*15RH3  
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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。 ?woL17Gt  
S&_03  
 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]v3CY|3AI  
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*;fTiL  
sbW+vc  
4. 光滑结构的分析 r#sg5aS7O|  
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@dWA1tM  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Uwc%'=@  
 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% )|~&(+Q?]  
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G]~}>o  
e~]P _53
  
5. 增加一个粗糙表面 f%]@e9dD  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 %;[DMc/  
 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。 Dvg'  
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8<VDp Y
  
Y25`vE(  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 2{ F-@}=  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 E`)e ;^  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ,}t%7I  
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6. 对衍射级次效率的影响 -wn-PB@r  
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粗糙度参数： T<uX[BO-a  
 最小特征尺寸：20nm ~VsN\!G  
 总的调制高度：200nm dn h qg3Y  
 高度轮廓 )z7CT|h7S  
@K"$M>n$Z  
LphCx6f,X  
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@/#G2<Vp1  
 效率 D <iG*I  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 02]HwsvZ  
5RT#H0/+  
Xe4   
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm  !XTzsN  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Id?-Og2iV  
Y1Ql_  
) 8xbc&
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jZ~girA  
 效率 k)+{Y v*  
8(? &=>@  
 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。 3cJ'tRsp<  
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粗糙度参数：  nS]e  
 最小特征尺寸：40nm BsA4/Bf  
 总调制高度：200nm 5YrzOqg=  
 高度轮廓 PS~_a  
5%TSUU+<I  
N1Y uLG:  
5B~]%_gZr  
 效率 nzbVI  
Yv1yRoDv  
Q%6zr9  
_#~D{91 j:  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Da<`| l  
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QKrb  
` 0@m,  
粗糙度参数： Lum=5zDo  
 最小特征尺寸：40nm Lq3<&$  
 全高度调制：400nm @Ov}X]ELi  
 高度轮廓 c6b51)sQ"  
I!!cA?W  
j~bNH~3  
 效率 n%WjU)<  
5Y;&L!T  
C#[P<=v  
ea{zL  
PC5$TJnj3  
 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。 =F
e4-B?I  
iklZ[G%A0  
7. 总结 7Ws88Qs)  
 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)。 e>_a (  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 _ow7E\70  
 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。 zn/>t-Bc  
 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。 ;~1xhpTk  
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