[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。 \TKv3N  
*EotYT  
1. 建模任务 i4->XvC  
V-jo2+Y5=  

w("jyvV[C  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 -8EdTc@  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Q,s,EooIx  
C~l5D4D#  
2. 建模任务：正弦光栅 //WgK{Mt  
KYlWV<sR  
x-z方向(截面视图) 7}nOF{RH]  
KKOu":b  
)>=`[$D1t  
光栅参数： {B[i|(xQx  
 周期：0.908um /R^!~J50  
 高度：1.15um SK-|O9Ki  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) P{);$e+b~  
GA;E (a  
3. 建模任务 %.Mtn%:I*  
u]zb<)'_  
N`#v"f<~Q  
,,@_r&f:  
TsR20P@  
 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。 #BM *40tch  
Y\j &84  
 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。 A]R"C:o  
S_\RQB\l  
E6n;_{Se/S  
RI%*5lM8;  
4. 光滑结构的分析 *gBaF/C  
:pNZQX  
~r!jVK>^  
qT}&XK`Q^  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 8_KXli}7=  
 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% b#$:XS  
.&*Tj}p  
1-q\C<Q)  
bG\1<:6B  
5. 增加一个粗糙表面 J :,  
[J:vSt  
1P6~IZVN  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 \f._I+gJ  
 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。 RPLr7Lb  
FmnA+fA  
OD*DHC2rN]  
654PW9{(  
<01MXT-  
%d*}:295  
\2~.r/`1  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。
/oWB7l&  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ti'OjoJL  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 QAu^]1;  
} 1c5#Ym  
ZtIK"o-|!  
GhQ.}@*  
6. 对衍射级次效率的影响 Q}I.UG_  
.}j@(D  
i3f/{D/  
粗糙度参数： smk0*m4  
 最小特征尺寸：20nm _Hkc<j/e~  
 总的调制高度：200nm s'/ug  
 高度轮廓 :<nL9y jt  
Z#\ \NfR  
.k[Ptx>  
nar=\cs~g  
=niU6Q}  
 效率  E?%k  
M8 ++JI  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 &0Nd9%>  
ab 2V.S  
F[~qgS*;  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 6~D:O?2  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 Xr':/Qjf  
M~3(4,  
W;j*lII  
%f?#) 01>  
 效率 spAYb<  

|"l g4S%  
 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。 ][TS|\\  
+>/Q+nh  
粗糙度参数： vW~_+:),e  
 最小特征尺寸：40nm 8f#YUK sW=  
 总调制高度：200nm ~|?2<g$gYR  
 高度轮廓 60QElJ9D  
-BNW\]}  
g[!sGa&  
yKq;EcVx  
 效率 ];oED?I  
I7]45pF  
>Utn[']~  
~l.]3wyk  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 g"<kj"  
Hs2L$TX  

'L=g(  
粗糙度参数： BXLhi(.s  
 最小特征尺寸：40nm US4X CJxB  
 全高度调制：400nm 4|x5-m+T  
 高度轮廓 .bew,92  
w[loV  
|h8C}P&Z  
 效率 V$^x]z  
 M3u[E  
LP.-  
0wxQ,PI1'  
~H?RHYP~  
 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。 :Im_=S[0  
0]NjsOU=  
7. 总结 l--xq^,`o]  
 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)。 LvE|K&R|  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 sp'q=^t  
 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。 H2rh$2  
 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。 h&[!CtPm  
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