[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。 _8pkejg  
lkWeQ)V  
1. 建模任务 dzNaow*0&V  
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a 8hv.43  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 rI66frbj  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 lEbR)B,  
`[` *@O(y  
2. 建模任务：正弦光栅 .Xz"NyW  
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x-z方向(截面视图) %802H%+  
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光栅参数： ?Gv!d  
 周期：0.908um IcA\3j  
 高度：1.15um \]#;!6ge  
(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) C\2>7  
p9}c6{Wp  
3. 建模任务 _E<O+leWf  
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VBsFT2XiL  
l^y?L4hg)  
 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。 UNcJ=   
9Glfi@.  
 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。 "ko?att~  
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4. 光滑结构的分析 (T#(A4:6S  
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6  
(VXx G/E3  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 %)hIpxOrX  
 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% b}?@syy8  
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&~JfDe9IS  
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5. 增加一个粗糙表面 ~)m t&   
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C(1A8  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 wI]R+.  
 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。 s8yTK2v2\  
Wh'_slDH+  
q~' K9  
#9hXZr/8  
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e<O;pM:  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 rb}wv16?  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 cH*/zNp  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Xm^h5jAr  
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6. 对衍射级次效率的影响 K,C$J I  
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粗糙度参数： 1l|A[G  
 最小特征尺寸：20nm AR+\uD=\I-  
 总的调制高度：200nm U3|&Jee  
 高度轮廓 C>`.J_N  
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 效率 {sfmWVp  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 \A3>c|  
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9?l?G GmQ  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +zVcOS*-  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 4Fr7jD,#k  
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RZ<+AX9R  
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 效率 ]lB3qEn<  
B~_,>WG  
 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。 z"s%#/#  
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粗糙度参数： %];h|[ax]  
 最小特征尺寸：40nm .cH{WZ  
 总调制高度：200nm q(jkit~`A  
 高度轮廓 9#EHXgz  
?LV-W  
<9d-Hz  
!}L~@[v,uL  
 效率 }W__ffH  
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)4'x7Qg/  
M8#*zCp{5  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 * Y%<b86U  
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粗糙度参数： |Uy e>%*}4  
 最小特征尺寸：40nm Ha=_u+@  
 全高度调制：400nm u6iU[5  
 高度轮廓
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]8xc?*i8  
6=G~6Qu  
 效率 ,N@Yk.  
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Hyq@O8  
 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。 JGk3b=K  
5q(]1|Sei  
7. 总结 J8u{K.(*7  
 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)。 qLQ <1>u  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 o[bE  
 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。 t g KG&  
 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。
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