[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。 k>4qkigjc  
1F[L"W;r  
1. 建模任务 ?9j{V7h  
oqkVYlE  
i;\s.wrzH  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 -P=g3Q i  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 $X`y%*<<v  
TmRxKrRs  
2. 建模任务：正弦光栅 Ftb%{[0}u3  
wn+FTqj  
x-z方向(截面视图) yT OyDm-  
4FeEGySow  
8$P>wCK\l  
光栅参数： 1ZJ4*bn  
 周期：0.908um R5Yl1   
 高度：1.15um AH7L.L+$M  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) 9~AWng  
&!.HuRiuC  
3. 建模任务 qX:B4,|ck  
`ue[q!Qq  
<~Qi67I  
A(6xg)_XQ  
C.a5RF0  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 I\P Bu$Ww  
/4S;QEv  
 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。 Pd=,$UQp  
l?N`{,1^  
ucYkxi`x  
f*((;*n;  
4. 光滑结构的分析 6/ g%\ka  

T(X:Yw  
n"{X!(RIcx  
JV"NZvjN7d  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 4z4v\IpB  
 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% M.%shrJ/  
PB'0?b}fab  
O??vm?eo  
,krS-.  
5. 增加一个粗糙表面 </oY4$l'  
g#^|oYuH6  
6k0^x Q  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 r((Tavn  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 0A$SYF$O+[  
B+VuUt{S  
z MdC  
SBKeb|H8  
mMw;0/n  
TYS\95<  
:xeLt;  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 cf8-]G?tK  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 T{MC-j _T9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Ueyw;Y  
=V$j6  
<&#+E%E4  
)q^ Bj$  
6. 对衍射级次效率的影响 9BON.` |
_  
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is#8R:7.:  
粗糙度参数：
xxX/y2\  
 最小特征尺寸：20nm x'`"iZO.t  
 总的调制高度：200nm r2eQ{u{nX  
 高度轮廓 a8uYs DS  
Bku'H  
u}jrfKdE  
SE`l(-tL  
X-Ycz 5?  
 效率 Q_P5MLU>  
: }?{@#Z  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 %xg"Q
|  
cdp0!W4Gi  
i^|@"+  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm X , ZeD  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 'V!kL, 9ES  
d79N-O-  
J/Q|uRpmqr  
{yq8<?  
 效率 f'{>AKi=C  
K3ukYR  
 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。 !WKk
=ysFS  
*BOBH;s  
粗糙度参数： h5onRa*
7  
 最小特征尺寸：40nm {+=i?  
 总调制高度：200nm $L{7%]7QC  
 高度轮廓 iHz[Zw^.s  
}iNY_I c  
k&GHu0z  
-
9G]x{>  
 效率 9*pG?3*I  
!<Z{@7oH  
Zoow*`b|$U  
9~Xg#{  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 T
T"3^@  
G[6=u|(M  
F0;1zw  
粗糙度参数： `Cj,HI_/*  
 最小特征尺寸：40nm N(R,8GF5G  
 全高度调制：400nm c!D> {N  
 高度轮廓 WEC-<fN|Y\  
!#.vyBK#  
%
F
S;>;i?  
 效率 RndOm.TE  
6Bdyf(t  
:&$Xe1)i]  
MVAc8dS  
&7F&}7*c  
 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。 =
eYO;l y3  
}#YQg0(  
7. 总结 r,nn~  
 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)。 2{};6{yz  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 /nM*ljfB\  
 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。 \>[gl!B_Rr  
 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。 ~~dfpW_"  
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