[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。 n-}.Yc  
A<QYW,:|  
1. 建模任务 ~`u?|+*BO  
`%"zq"1`0  
a:7"F{D91  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 1DN,  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 +);o{wfW  
|C\g3N-  
2. 建模任务：正弦光栅 v5RS<?o  

[AfV+$  
x-z方向(截面视图) Vt*Duh+4  
<~<I K=n  
o#4Wn'E  
光栅参数： \$<kJ||lS  
 周期：0.908um yIh>j.P  
 高度：1.15um )j]S;Mr  
(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) 84cmPnaT  
'w^1re=R  
3. 建模任务 "u3  
fZ 17  
&H-39;?u  
v$owG-_><  
VsNqYFHes&  
 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。 8~Rja  
XK{`x<  
 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。 !c\s)&U7B  
5MO:hE5sm  
A|c
:&i  
Yono8M;9*  
4. 光滑结构的分析 ^-f5;B`\i  
ak;fCx&  
6JSa:Q>,  
Xa Yx avq  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 f)vD2_E  
 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>0j]?RB  
o.Mb~8Yu  
8L|rj4z<#  
YEF%l'm(\  
5. 增加一个粗糙表面 k9w<
0h3  
~i=/@;wRp  
{(7Dz*0
  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 eWhv X9 <  
 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。 J<H$B +;qR  
f>;5ZE4Zu  
P zzX Ds6  
EN+WEMro  
t
'Nu^_#  
Qo0okir  
VX[{X8PkS  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 @lc1Ipfk"  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 _(0!bUs>  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 OV;Ho  
3`5?Zgp  
'_4u, \SG  
qF%wl  
6. 对衍射级次效率的影响 a' .o  
Ni(D[?mZ  
[t: =%&B  
粗糙度参数： Z5bmqhDo[  
 最小特征尺寸：20nm :{E3H3  
 总的调制高度：200nm H*A)U'`  
 高度轮廓 s<sqO,!  
<T+Pw7X   
0d9rJv}~  
7: J6 F  
BYhPOg[  
 效率 j &)|nK;}  
nR!qolh  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 c5mv4 MC  
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|'Uq3  
b!PN6<SI  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm IgLP=mqcWK  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 qusgX;)  
7>9/bB+TL  
IgptiZ7~!  
JLT':e~PX  
 效率 $kZ,uvKN  
-+'{C
=  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 KG4~t=J`  
aS'G&(_  
粗糙度参数： vJtQ&,zG  
 最小特征尺寸：40nm l!~8  
 总调制高度：200nm nm*1JA.:  
 高度轮廓 pn{.oXomf  
VtZ  
0 -=onX  
Jn'q'+  
 效率 :*/<eT_  
\7$m[h{l  
e@L+z  
|uj1T=ZY  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 
/fBZRdB  
`5O<U~'d  
WxWgY}`  
粗糙度参数： E4T?8TO$o%  
 最小特征尺寸：40nm <*8nv.PX*  
 全高度调制：400nm BXZ( %tnY  
 高度轮廓 j<"0ym)A  
_&19OD
%  
TN7kt]a2  
 效率 d,8V-Dk+p  
)n5]+VTZ5  
U87VaUr  
No=f&GVg  
c?V,a`6  
 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。 ^}U{O A  
/n@_Ihx  
7. 总结 87YT;Z;U&  
 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)。 ENA8o}n  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 Y^2Ma878  
 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。 d0MX4bhZ  
 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。 A!Xn^U*p  
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QQ：2987619807 " &p\pR~