[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。 q
I~*G3  
+%K~  
1. 建模任务 52#6uBe  
9c,/490Q  
1t^9.!$@y  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 Piwox1T;  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 L1g0Dd\Ox  
Ac|dmu  
2. 建模任务：正弦光栅 OA\]|2 :  
Lr8|S  
x-z方向(截面视图) !plu;w  
|V{ Q  
kRX?o'U~C  
光栅参数： (/]#G8  
 周期：0.908um |%F4`gz8KP  
 高度：1.15um X?< L<:.  
(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) SVn@q|N  
sb8bCEm-\  
3. 建模任务 ,t wB" *  
$^?VyHXvY  
g:y4C6b  
hqjjd-S0  
G![4K#~NM  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 jg{2Sxf!c  
|_8l9rB5ip  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Xfqin4/jC  
6
hYz^}2g  
M | "'`zc  
/JC1o&z_T  
4. 光滑结构的分析 A]i!131{w|  
g%[:wjV;  
i}v.x  
ZOa|lB (,  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 {y6h(@I8\  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% Y&Fg2_\">  
`W~  
=*l
BJ-L  
.f-=gZ* *  
5. 增加一个粗糙表面 #Mk:4  
I{[Z  
UdnRsp9S  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 KZZY9  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 =G^'wwpv(  
_FE uQ9E  
M_ %-A  
N5sVRL"7  
C:5d/9k  
y'4Qt.1ukN  
"uIa
K
b  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 N AY3.e  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Fih pp<  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 b$#b+G{y  
7f ub^'_  
W9tZX5V1  
z5M6  
6. 对衍射级次效率的影响 O]@#53)Tz  
][?J8F  
&b5(Su  
粗糙度参数： vMEN14;yH_  
 最小特征尺寸：20nm `kQosQV  
 总的调制高度：200nm T~Bj],k_  
 高度轮廓 (,QWK08  
v]F4o1ckk  
-mRgB"8  
[*zg? ur  
!R\FCAW[x  
 效率 '&#gs P9  
r=Lgh#9S  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 N\|z{vn  
G(#t,}S}@  
fpo{`;&F  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm !vRZh('R  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 YuknZ&Q  
s[0`  
hd9HM5{p  
miQ*enZi  
 效率 C2v_]
,]  
^OWG9`p+  
 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。 I]e+5 E0  
o68i0aFW  
粗糙度参数： jUA~}DVD  
 最小特征尺寸：40nm si6CWsb_f  
 总调制高度：200nm b1 w@toc  
 高度轮廓 iD_y@+iz  
w
T":  
Y&O2;q/B  
T*C25l;w  
 效率 13#ff  
#vV]nI<MF.  
t s
Uu  
rn*'[i
?  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 4mo/MK&M:  
2Wluc37  
;NRh0)%|o  
粗糙度参数： 3jxC}xz)  
 最小特征尺寸：40nm 9!Mh(KtQ  
 全高度调制：400nm &F~d~;G"q  
 高度轮廓 <6 Rec^QF  
xWzybuLp  
ktTP~7UVi  
 效率 m#RJRuZ|2V  
r]p3DQ  
\Yr*x7!  
aH_c84DS  
T@yQOD7  
 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。 zG='U  
)x/#sW%)  
7. 总结 R~oJ-}iYX  
 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)。 ;(`bP  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 d0I s|Gs  
 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。 tf6m.  
 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。 {\1b
Wr8!U  

经典，学下。。。，，