[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。 TQ69O +  
i'MpS  
1. 建模任务 k*|WI$  
+P|Z1a -jB  
DgGG*OXY  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 ij&T\):d  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 =q<t,UP8  
,Wlw#1fP  
2. 建模任务：正弦光栅 nEfQLkb[|  
x.ucsb  
x-z方向(截面视图) DpvMY94Qh  
*DuP~8  
~!#2s'  
光栅参数： aB2t/ua  
 周期：0.908um DlxL:  
 高度：1.15um jPmp=qg"q  
(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) nRh.;G  
NflRNu:-  
3. 建模任务 eK =v<X  
H'x)[2  
arb'.:[z^  
lJ(];/%  
2<TpNGXM_  
 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。 `8b4P>';O'  
p{w:^l(  
 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。 >L,Pw1Y0W[  
s/0~!0  
!d{Ijs'T  
^wMZG'/  
4. 光滑结构的分析 U^d!*9R  
hZUnNQ  
f_;6uCCO  
*9|*21  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 KpfQ=~'  
 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% p(pL"  
xAu&O\V  
k'PNfx\K  
6&[rATU+  
5. 增加一个粗糙表面 ^ SW!S_&Z2  
Ht&%`\9s  
:za:gs0  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ;]Ko7M(4  
 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。 !"s~dL,7  
(i>bGmiN  
ySNXjH Q=  
k*!f@ M  
{7+y56[yu  
o`~%}3  
2_CJV  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 uM@ve(8\  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ^u$?& #  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 |\J! x|xy  
fe+2U|y  
1Gh3o}z  
t+2,;G  
6. 对衍射级次效率的影响 dobqYd
4`  
M:cW/&ZJ  
<a)L5<#  
粗糙度参数： T}y@ a^#  
 最小特征尺寸：20nm <BhNmEo)2  
 总的调制高度：200nm 'h{| ]  
 高度轮廓 <S(`e/#[  
/=~o|-n8@  
G*W54[  
.;jp2^  
Cbjx{  
 效率 faPgp  
;*q  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Bb@m-+f  
Z{rD4S@^  
!y-,r4\@`  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm wfrSI:+>  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 JQk][3Rv  
>SaT?k1E  
z P=3B%$  
GcC
MCR3  
 效率 B|.8+Q  
Pef$-3aP>E  
 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。 [@`K
i  
~#nbD-*#  
粗糙度参数： -|YDKcL  
 最小特征尺寸：40nm ;ep@ )Y  
 总调制高度：200nm y)0wM~E;2  
 高度轮廓 g"|Z1iy|9  
Oj0,Urs7  
!1fAW!
8  
CT#u+]T  
 效率 jb0LMl}/A  
JmJNq$2#c  
drW}w+!  
#xe-Yw1!  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 @zAav
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j6r.HYX!  
C ehz]C  
粗糙度参数： {aVL3QU  
 最小特征尺寸：40nm L__J(6,V2  
 全高度调制：400nm *8#]3M]  
 高度轮廓 X2S:"0?7  
ZGbY  
EViQB.3w\  
 效率 m8C scCZ}  
aW@J]slg  
" UxKG+   
p!RyxB1.|  
aOK,Mm:iO  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 X9/]<Y<!  
VVVw\|JB>  
7. 总结 ,G%?}TfC)  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 +?R!  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 NkL>ru!b9  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 rIo)'L$
uU  
 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。 3*;S%1C^  
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