[分享]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。 cK,&huk  
?@^gpVK{  
1. 建模任务 dG!)<  
',1[rWyc  
(+nnX7V?I  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 F;MACu;x  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 JkEITuTth  
WQ9VcCY  
2. 建模任务：正弦光栅 yb-4[C:i  
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x-z方向(截面视图) 09=w  
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gKs  
/A-VT  
光栅参数： JH#p;7;  
 周期：0.908um W!|l_/L'   
 高度：1.15um ky'G/z  
(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) %"ehZd0r  
EgRuB@lw76  
3. 建模任务 i&-g  
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%r@:7/  
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YpvFv-  
 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。 EiS2-Uh*TT  
,nWZJ&B  
 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。 aN';_tGvK  
t'DIKug&  
uFG ;AY|  
X=VaBy4#  
4. 光滑结构的分析 <U}2
5AR  
5N907XVu  
b{,vZhP-  
BQ{'r^u  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 7H. HiyppW  
 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% hOe$h,E']  
S/6I9zOP  
nz`"f,  
ROj=XM:+  
5. 增加一个粗糙表面 *B+YG^Yu^  
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$I a-go2W  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 #Y>d@  
 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。 yF1^/y!@  
mh~n#bah  
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(<#Ns W!z  
dYhLk2  
(ZEDDV2  
?Tk4Vt  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 2 Xc,c*r  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 eC-nV)]I9  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 }UHoa  
3WF6bJN  
%i`YJ  
HUY1nb=  
6. 对衍射级次效率的影响 h2edA#bub  
]ipltR7k  

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粗糙度参数： 4kQL\Ld#E%  
 最小特征尺寸：20nm c9
5{Xy  
 总的调制高度：200nm [+v}V ,jb  
 高度轮廓 4U1"F 7'  
xkebel`%  
Gu136
XiX  
O}_Z"y  
{pNf&'  
 效率 Y+I`XeY  
/h'b,iYVV  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 1~#p3)B  
SpUcrK;1  
FucLcq2Z  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm JRj%d&^}  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 vMOit,{  
fX2PteA0qX  
ul$YV9[\  
xl
$#00|y  
 效率 %%w]-`^h,  
PDcZno?  
 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。 Mb(aI!;A  
nEM>*;iE   
粗糙度参数： <99Xg_e  
 最小特征尺寸：40nm XK>/i}y  
 总调制高度：200nm &` u<KKF6  
 高度轮廓 2|)3Ly9  
?b~Vuo  
"oYyeT ,?  
HX{O@
 
 效率 8vM}moper  
Rt<8&.m4  
v 6?{g  
)BY\c7SG  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 "Kz=ZC  
Q-
%Q7n'c  
xaWmwsym  
粗糙度参数： }xHoitOD  
 最小特征尺寸：40nm N(@'L43$V  
 全高度调制：400nm Cd#>,,\z  
 高度轮廓 JI}(R4uV  
F+_4Q  
;PJWd|3  
 效率 8ltHR]v  
B3'qmi<  
A:1O:LB=!  
tgDmHxB]0  
5f7;pS<  
 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。 hNXPm~O
K\  
n\5` JNCb  
7. 总结 LKG],1n-  
 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)。 W?G4\ubM3<  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 7Rj!vj/  
 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。 C8y 3T/G  
 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#|#% 8  
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