[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。 DQy<!Wb+  
;qN;oSK  
1. 建模任务 miTySY6^  
P<5v\\  
qLYz-P'ik  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 p-Jp/*R5  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Y*Ra!]62  
5mYX#//:  
2. 建模任务：正弦光栅 .;$Ub[
  
^tTASK  
x-z方向(截面视图) A 6IrA/b  
`i:DmIoz  
$~+(si2  
光栅参数： r&y0`M  
 周期：0.908um Ht9QINo  
 高度：1.15um K!,T.qA&=  
(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) $Vp*,oRL  
R0g^0K.  
3. 建模任务 .<Rw16O  
BICG@  
e~U]yg5X-  
ZccvZl ;b  
(hJ&`Tt  
 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。 'L@kZ  
l+A)MJd oj  
 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。 X`6"^ xme  
0MI4"<  
XkPE%m_5D  
y1)ZO_'  
4. 光滑结构的分析 ~ \]?5 nj  
\i'Z(1  
V,h}l"  
\$4 [qG=  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 IIG9&F$G  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% BW:HKH.k  
jF}-dfe  
AP1&TQ,&  
hUC157  
5. 增加一个粗糙表面 ,v<7O_A/e  
fX.1=BjXi  
", p5}}/  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 9=mc3m:Tb(  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 g/FZ?Wo  
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T](}jQxj`  
n)~*B
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O%3Hp.|!  
V2!0),]B  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 X$;&Mdo.  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Zwm/c]6`  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 >.6|\{*sG  
1~'jC8&J  
*i}X(sfe  
0$]iRE;O]  
6. 对衍射级次效率的影响 S3:
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"(3u)o9  
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粗糙度参数： {nbT$3=Zt  
 最小特征尺寸：20nm p]%di8&;N  
 总的调制高度：200nm 'w27Lt'V  
 高度轮廓 Z;%uDlcXI  
D3yTN"  
_0jR({\  
6q\*{_CPB  
qx'0(q2Ii(  
 效率 {
u/1ph-  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 N^dQX,j  
|ZL?Pqki  
HiA E9  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm %(1OjfZc  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 1>OlBp  
BYB4-,  
>!t3~q1Cn  
-;7xUNQ  
 效率 
~=*o  
 yf
:Vhr  
 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。 n.&7lg^X  
-67Z!N  
粗糙度参数： :QGkYJ  
 最小特征尺寸：40nm [,;e,ld  
 总调制高度：200nm DjM*U52Yfj  
 高度轮廓 ]>1Mq,!  
B/wD~xC?x  
hSm?Z!+  
gx.\H3y  
 效率 d}\]!x3t  
'
4 *0Pw  
s<zN`&t  
w7Yu} JY^  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 M0w Uis:`
 
0]4X/u#N  
$|=|"/  
粗糙度参数： {Dpsr` &  
 最小特征尺寸：40nm O2Qmz=%  
 全高度调制：400nm ~6f/jCluR%  
 高度轮廓 1kvX#h&V  
sfX~X/  
,Vi_~b  
 效率 y|| n9  
2nyK'k  

b-_l&;NWg  
k*C69  
l ms^|?  
 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。 !igPyhi,hl  
tx5bmF;b)  
7. 总结 hoFgs9  
 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)。 PA^*|^;Xh  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 { 4j<X5V  
 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。 6|EOB~|  
 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。 uU)t_W&-J  
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