[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。 EE{#S  
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1. 建模任务 v4,syd*3|V  
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6/V{>MTZg  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ~'Qpf 8)  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 kERaY9L\  
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2. 建模任务：正弦光栅 "$,}|T?Y`  
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x-z方向(截面视图) 8Jib|#!  
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光栅参数： {%+3D,$)  
 周期：0.908um $S)e"Po~5  
 高度：1.15um um_M}t{  
(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) v @I^:I  
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3. 建模任务 LF-+5`  
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[ ;3EzZL  
43orR !.Z  
 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。  \3y=0  
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 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。 zOdasEd8!  
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5@%=LPV  
4. 光滑结构的分析 )8N)Z~h  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 sJYKt  
 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% JY050FL  
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5. 增加一个粗糙表面 |)P;%Fy9  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 8`LLHX1|  
 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。 I+4qu|0lA  
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Z]>e& N  
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B=RKi\K6a  
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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)。 )*L?PT  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ~pBxFA  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ?$8 ,j+&I  
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6. 对衍射级次效率的影响 J`D<  
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粗糙度参数： %!hA\S  
 最小特征尺寸：20nm cJE>;a  
 总的调制高度：200nm m5Laq'~0_  
 高度轮廓 fO}1(%}d  
qaSv]k.  
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 效率 WaO;hy~us  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 ;>hPHx  
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 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm vH\nL>r
 
 总调制高度：400nm 高度轮廓 @md^
mss  
$/(/v?3][e  
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o>k-~v7  
 效率 @P*P8v8:  
A
E@Rn(1.  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 KB-#):'  
=|t1eSzc  
粗糙度参数： Vblf6qaBs  
 最小特征尺寸：40nm |P?B AWYeQ  
 总调制高度：200nm :95_W/l  
 高度轮廓 ]$k m  
p.7p,CyB  
oM7-1O  
OpX  
 效率 y&|{x "  
Yy:sZJ  
2F)OyE  
HDG"a&$   
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Y7I  
Yy;1N{dbT  

C2%3+  
粗糙度参数： 6B P%&RL  
 最小特征尺寸：40nm F,$$N>  
 全高度调制：400nm 8pKPbi;(2  
 高度轮廓 IaqN@IlWb  
:<G+)hIK  
T{2//$T?  
 效率 pNme jz:  
jS)-COk  
=7Gi4X%  
3JO:n6  
XSIO0ep  
 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。 Wl"fh_  
^Q:`2C5  
7. 总结 3]82gZGG  
 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)。 Z.f<6<gF  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 j>=".^J  
 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。 C3Z(k}  
 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。 !: [` V!{  
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