[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。 f[S$Gu4-  
]J`yh$a  
1. 建模任务 j?eWh#[K"  
IiX`l6L~W  
4KO2oIR  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ,2*^G;J1  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 |dP[_nh?  
_1<zpHp  
2. 建模任务：正弦光栅 *qh$,mp>  
S`N_},  
x-z方向(截面视图) ;c>Co:W  
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N.j?:  
光栅参数： J~\`8cds  
 周期：0.908um O(P ,!  
 高度：1.15um ^N{Lau  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) =%wwepz6  
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3. 建模任务  'Dh+v3O  
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a.oZ}R7'Y  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 QH?}uX'x)G  
OJ2O?Te8  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Glt%%TJb  
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R^nkcLFb/q  
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4. 光滑结构的分析 #fF~6wopV  
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Wa/&H$d\u@  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 "q-,140_  
 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% %Pz'D6 /  
aP%&-W$D|  
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3]*_*<D  
5. 增加一个粗糙表面 N*dO'ol  
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(3H'!P7|~  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 . q=sC?D  
 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。 dc ]+1 A  
^t|CD|,K_O  

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,+iREh;  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 hx'p0HDta  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ~ jR:oN  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 R4?OFhN9  
G!y~Y]e  
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6. 对衍射级次效率的影响 k"J[mT$b  
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粗糙度参数： _N.N?>
  
 最小特征尺寸：20nm i2PPVT  
 总的调制高度：200nm S\qYw(G  
 高度轮廓 kF09t5Lr  
m{U+aqAQK  
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 效率 `M "O #  
hkSK;  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 WVP^C71  
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HzW`j"\  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 7TTU&7l~  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 rA/jNX@S  
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 效率 qRD]Q  
1gq(s2izy  
 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。 '(JSU  
8s,B,s.  
粗糙度参数： yv.UNcP?  
 最小特征尺寸：40nm jIZ
pv|t)  
 总调制高度：200nm
JN{.-k4Ha  
 高度轮廓 eiL  ;  
/$'R!d5r
 
yQ33JQr  
``~7z;E%@  
 效率 A4}6hG#  
[")3c)OH|  
"?I]h  
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 bt=%DMTn  
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粗糙度参数： :hre|$@{a  
 最小特征尺寸：40nm X8TwMt  
 全高度调制：400nm Ig&=(Kmr  
 高度轮廓 Q4gsOxP  
93zoJiLRf  
VA9" Au  
 效率 &N{XLg>  
PD@]2lY(  
a$f$C
jQ  
={Bcbj{  
p'lL2n$E  
 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。 1^G*)Qn5Df  
.xRJ )9q  
7. 总结 G(LGa2;Zg  
 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)。 U5uO|\+)  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;a]2hd"6  
 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。 5ua`5Hb;  
 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。 }Y/uU"t  
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