[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。 Jcf"#u-Q/  
P~CrtTss  
1. 建模任务 FVWfDQ$&v  
Rhgj&4  
n[+'OU[  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 qojXrSb"y  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 x!TZ0fq0  
,32xcj}j)r  
2. 建模任务：正弦光栅 PBqy F  
:>3=gex@^0  
x-z方向(截面视图) @|-OJ4[5  
&]p}+{ (>  
~4#B'Gy[  
光栅参数： 'A{h iY  
 周期：0.908um =jAFgwP\  
 高度：1.15um w_-+o^  
(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) -$8.3\6h  
(RL>Hn;.  
3. 建模任务 <>&=n+i  
;<Qdy` T  
D#rrW?-z  
%HuyK  
|^n3{m  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 AHh#Fx+K  
Q s(Bnb;  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 Zc5 :]]  
,{}#8r`+*  
kE
N#u  
c$M%G)P  
4. 光滑结构的分析 6F0(aGs  
A*]$
v  
I*)VZW  
:-+4:S
  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 W:s@L#-  
 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% Ww9;
UP'G  
I<\ '%  
[I+9dSM1t  
Pe^!$  
5. 增加一个粗糙表面 lu\o`m5wF  
4YA./j%'  
L4'[XcY  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 yyl#{Nl@t  
 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。 440FhDMj  
7!4V>O8@  
#a~"K|'G  
pa/9
F[  
E%pz9gcSx  
mV\$q@sII  
[~%`N*G  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ]
f7#N  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 a-0cN 9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 pO/%N94s  
?-~I<f]_  
RI.2F*|  
BSUPS+@+  
6. 对衍射级次效率的影响 POd/+e9d  
{w5Z7s0  
.[pUuVq]  
粗糙度参数： ,@CfVQz  
 最小特征尺寸：20nm EA0iYzV  
 总的调制高度：200nm knHv?#  
 高度轮廓 {U @3yB  
NPU^)B  
;bjnL>eW  
^X?D#\  
<|F-Dd  
 效率 ;iX<`re~  
Go8F5a@j  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 mb1IQ &  
>)Dhi+D  
%J P!{mqj  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm "sbBe73 m  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 >;lKLGJrd>  
\lr/;-zP  
5P+YK\~  
JZx%J)  
 效率 A~71i&  
;h=S7M9.  
 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。 iCi>zJ  
~[18
q+,  
粗糙度参数： ;93KG4a  
 最小特征尺寸：40nm O%$O(l  
 总调制高度：200nm L#j/0IHD  
 高度轮廓 L3c*LL  
k|j:T[_  
i^g~~h F  
/bcY6b=:  
 效率 qei$<j'b  
OlGR<X  
tgN92Q.i6T  
xZ ;bMxZ  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ntHT  
H@W0gK(cS;  
\y~)jq:d"  
粗糙度参数： 'lQ
YJ0  
 最小特征尺寸：40nm LknVqZ|k  
 全高度调制：400nm #v/ry)2Y=  
 高度轮廓 Oxa5Kfpa  
h$&rE@N|  
l%PnB )F  
 效率 *8-p7,D  
#"r kuDO  
chLeq  
!;WbOnLP  
SCq3Ds^  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 NsmVddj  
lU$X4JBzS  
7. 总结 !%62Phai  
 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)。 I#c(J  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 6ZgNHARS  
 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。 B9W/bJ6%  
 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。 C'<'7g4  
)E~mJln