[技术]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。 O lIH0  
7VBw@Rh  
1. 建模任务 HcUz2Rm5XP  
~7H.<kJt  
oeKc-[r  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 lfG's'U-z  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 #IwB  
&;3z 1s/  
2. 建模任务：正弦光栅 vw6FvE`lC  
UAO#$o(  
x-z方向(截面视图) !/Ps}.)A`  
R?Q-@N>wE  
a[rUU'8  
光栅参数： $yK!Q)e:  
 周期：0.908um mR@X
t#  
 高度：1.15um xT8"
+}  
(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) J8DbAB4X  
F}[;ytmUS  
3. 建模任务 ,99G2Ev4c  
m%\[1|N  
1dO8[5uM7a  
jYZWf `X~  
!AHm+C_=Lg  
 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。 Z.(x|Q9  
3%a37/|~y  
 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。 7rg[5hP T  
F'*&-l  
0G 1o3[F  
f}!26[_9{  
4. 光滑结构的分析 #|i{#~gxM  
o$k$  
%Q~Lk]B?t  
#4u; `j"4=  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 *p!dd?
8  
 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% \ChcJth@o<  
TZ2f-KI  
N9<eU!4>  
bm.H0rHR4  
5. 增加一个粗糙表面 0wcWDE 9  
E9hWn0 e  
x"80c(i  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 c.WT5|:qw  
 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。 M(jH"u&f  
xwH`alu  
L]}|{<3\  
S8,06/#  
-9"Ls?Cu  
=1qkoc~  
.zt]R@@6  
 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~d]}J8}gx  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Nb1la
wC  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Akf9n
T  
E>D@#I>  
u{,^
#I}  
p]oo^  
6. 对衍射级次效率的影响 tPHiz%  
ja
2]VbB  
9g"H9)EZ^  
粗糙度参数： 5 S&>9l  
 最小特征尺寸：20nm 'c D"ZVm1  
 总的调制高度：200nm 1<"kN^  
 高度轮廓 /<Et 
 
r%9Sx:F  
c[$oR,2b13  
L\[jafb_`  
MC@cT^Z^  
 效率 zZHsS$/  
|T%/d#b~  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 +h/$_5  
o_n.,=/cZ  
]Y?$[+Y  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm (I5ra_FVs  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 @\R)k(F  
4E)[<%  
Q~kwUZ  
;Z*RCuwg  
 效率 0^4*[?l9q  
oSoG&4  
 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。 /[
L:ol6;!  
tWFJ
x}H  
粗糙度参数： ?*;zS%93U9  
 最小特征尺寸：40nm "=;&{N~8U  
 总调制高度：200nm k*Kq:$9"  
 高度轮廓 :EjIV]e  
hbK+\X  
Yq_zlxd%F  
&}uO ]0bR  
 效率 1jyWP#M#  
[~3p+  
QWkw$mcf  
P dJ*'@~i  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 aZRgd^4  
$4"OD"Z Cq  
3kMiC$  
粗糙度参数： D-.>Dw:  
 最小特征尺寸：40nm ,]MX&]  
 全高度调制：400nm c2nZd.SD|  
 高度轮廓 i@RjG
 
KlPH.R3MPO  
C*9m `xh  
 效率 9HE)!Col  
8/CGg_C1  
|F<aw?%  
6D OE6  
wg_Z!(Hr#  
 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。 Fmu R(f=  
uFqH_04  
7. 总结 [D)A+  
 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)。
Xw%z#6l  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 rtpjx%  
 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。 /_O-m8+4m  
 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。 rcK*",>  

经典，学下。。。，，