[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。 jbG #__#_  
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1. 建模任务 tewC *%3V  
6.k2,C4dT<  
,H|V\\  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 PsTwJLY   
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 x&kF;UC  
^c/.D*J[I  
2. 建模任务：正弦光栅 Y(-+>>j_  
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x-z方向(截面视图) QYg2'`(  
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光栅参数： "EA%!P:d,  
 周期：0.908um =WHdy;  
 高度：1.15um 7q(RQQp  
(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) |J8c|h<  
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3. 建模任务 p6sXftk  
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 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。 g_-Y-.M  
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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。 QKe=/;  
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Sl{]Z,  
0>>tdd7  
4. 光滑结构的分析 ^ @sg{_.~l  
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4s%vx]E  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 XB^o>/|@S  
 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% PjDYdT[  
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5. 增加一个粗糙表面 <-FAF:6$@@  
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3N[t2Y1r  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Qv|A^%Ub!  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 [a`89'"z  
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I^emH+!MW  
I ze+](  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 srLXwoN[  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 &Y4S[-   
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 z;J"3kM  
tDJtsOL  
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6. 对衍射级次效率的影响 C|*U)#3:F  
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粗糙度参数： hxZ5EK
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 最小特征尺寸：20nm qs6r9?KP  
 总的调制高度：200nm &@<Z7))  
 高度轮廓 .nl!KzO6g  
oc7&iL  
&e0BL z  
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&{-r 5d23  
 效率 TF R8  
Tr*3:J }  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 UuPXo66F]  
6V-u<FJ  
(E[c-1s  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm >"5f B  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 C>wOoXjt  
42]
hX9E  
@cRR  
v#c'p^T  
 效率 u
Gt}Hn  
!?)ky `S3  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 2@~.FBby7@  
=S+*=jA  
粗糙度参数： oN({X/P2j  
 最小特征尺寸：40nm v]{F.N  
 总调制高度：200nm JJe8x4  
 高度轮廓 EdcbWf7  
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8L1vtYz  
SbLm  
 效率 B!+rO~  
v'RpsCov  
yzyBr1s  
<fSWX>pR  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 vG'6?%38  
S3oyx#R('O  
Eqizx~eqq  
粗糙度参数： kx{LY`pY  
 最小特征尺寸：40nm *Ri\7CqU"6  
 全高度调制：400nm c~``)N  
 高度轮廓  B_Ul&V  
:Oiz|b(  
_ck)yY?7  
 效率 \rj>T6  
*qa.hqas  
r{cmw`WA/P  
u*}ltR~/  
)d~{gPr.  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 kz_gR;"(Z  
zEVQ[y6BcM  
7. 总结 ^yLhL^Y  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 B%7Az!GX  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 HOaNhJ{7D  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 +$}3=n34)  
 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。 Y5{KtW
 
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