[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。 1I)oT-~  
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1. 建模任务 n=|%
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0?dr(   
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 d`~~Ww1  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 2U(q
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2. 建模任务：正弦光栅 h_SkX@"/-  
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x-z方向(截面视图) +'nMy"j1  
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光栅参数： BRM!g9  
 周期：0.908um %%zlqd"0  
 高度：1.15um 
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(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) Rd|8=`)  
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3. 建模任务 jL'`M%8O  
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C0#K\  
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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。 $L?KNXHAF!  
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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。 ivyaGAF}+o  
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4. 光滑结构的分析 " 0m4&K(3,  
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 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Iy&,1CI"]
 
 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% v^vi *c  
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5. 增加一个粗糙表面 )*S:C   
Am_>x8z  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 32j}ep.*  
 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。 7 )rL<+  
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qb/}&J7+  
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D79:L:  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 L+(ng  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 x5mg<y2`Ng  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 6a9$VGInU  
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6. 对衍射级次效率的影响 `fTM/"  
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粗糙度参数： _#s,$K#  
 最小特征尺寸：20nm |K06H ?6X  
 总的调制高度：200nm kFV, Fg  
 高度轮廓 +38R#2JV  
nS*Y+Q^9a  
,^97Ks ;  
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T9H*]LxK  
 效率 dK4rrO  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 F!wz{i6\h  
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Mjy:k|aY"  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm mpMAhm
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 总调制高度：400nm 高度轮廓 $R1I(sJ  
p2{7+m  
+ovK~K$A  
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 效率 @XV&^l-  
ElV!C}g  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 ?(R3%fU  
Bhd)# P  
粗糙度参数： q`b6if"  
 最小特征尺寸：40nm ;54NQB3L  
 总调制高度：200nm vjlN@ "  
 高度轮廓 '#Au~5  
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K+F"VW*?  
 效率 C;N6",s!  
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L ,dh$F  
2!Dz
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 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 h@!p:]  
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粗糙度参数： jTvcKm|q  
 最小特征尺寸：40nm >8>!wi9U  
 全高度调制：400nm Cp6S2v I  
 高度轮廓 <$0is:]  
'bi;Y1:  
7v ZD  
 效率 qTr P@F4`g  
49~d6
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xR/CP.dg  
8(L$a1#5W  
d+D~NA[M  
 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。 3ic /xy;}  
%o0b~R  
7. 总结 w={q@. g%  
 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)Xf4FS@  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 (Xh<F  
 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。 J rx^  
 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。 tQ|c.`)W  
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