[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。 !`%j#bv  
O|sk"YXF  
1. 建模任务 RWv4/=}(G  
}$z(?b  
]=t}8H  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 UhqTn$=fb  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 sJx_X8  
-&D=4,#  
2. 建模任务：正弦光栅 QOEi.b8r  
O`0r'&n  
x-z方向(截面视图) _%R^8FjH*  
mDz44XO   
>=97~a+
.  
光栅参数： Hk;;+'-  
 周期：0.908um 4/~x+tdc  
 高度：1.15um ?|kbIZP(  
(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) MJch Z  
Awa| (]  
3. 建模任务 t3<8n;'y:  
#1U>  
\_O#M   
tkZUjQIX  
D&F{0  
 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。 R/x3+_.f  
yVnG+R&  
 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。 AE>W$x8P  
F/ZFO5C%  
@Pk<3.S0  
;Tr,BfV|Bf  
4. 光滑结构的分析 D(ItNMcKu  
<c[\\ :Hh*  
BW)-F (v   
"'bl)^+?,  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 %B\x %e;P  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% Qu[QcB{ro-  
.F8[;+  
beo(7,=&  
pWKE`x^  
5. 增加一个粗糙表面 1v|-+p42  
0&sa#g2  
*JDz0M4f  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ^O*-|ecA  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 ,B'=$PO%  
I3.. Yk%7  
FA*$ dwp  
60^j<O  

%<-OdyM  
R`@T<ob)  

=_pSfKR;  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 GqxnB k1  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Qpv#&nfUi6  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 enJ;#aA  
5h/,*p6Nje  
7iv
o Q  
uX1;  
6. 对衍射级次效率的影响 {Ev
T7
W  
,:PMS8pS  
|:5O|m '  
粗糙度参数： TiI/I`A  
 最小特征尺寸：20nm <b H*f w  
 总的调制高度：200nm
KbLSK  
 高度轮廓 ?d3K:|g  
*@''OyL  
L0"|4=  
3[u- LYW  
sMG
o1pG(  
 效率 7 2JwG7qh  
^}Vc|
|S  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 +"-l~`+<es  
r%f Q$q>
 
kVQm|frUz  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Lbrl CB+  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 4,LS08&gh  
FDD=
I\Ic  
K
j4
BVs  
t$nJmfzm  
 效率 > pb}@\;:  
Gw3+TvwU+Q  
 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。 L@GICW~  
?YR;o4  
粗糙度参数： B-N//ef}  
 最小特征尺寸：40nm C/Q20  
 总调制高度：200nm F%-@_IsG#  
 高度轮廓 y\^zxG*]'  
Q,5PscE6&k  
dP_QkO  
,WWd%DF)  
 效率 AVQcD`V3B  
a%Q`R;W  
S.`y%t.GP  
+pqbl*W;1  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 8_!qoW@B  
O80Z7  
DQY1oM)D!  
粗糙度参数： w3,KqF  
 最小特征尺寸：40nm P_3IFHe  
 全高度调制：400nm $/"Ymm#"\Y  
 高度轮廓 n~6$CQ5dF(  
DGGySO6=$e  
2x<BU3  
 效率 XA#qBxp/h  
Wd7*7']  
 Culv/  
LmJjO:W}^y  
4ct-K)Ris  
 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。 .\oW@2,RA9  
<~uzHg%Y  
7. 总结 u W,J5!  
 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)。 ?<t?G  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 5/P. 4<c7  
 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。 ]~]TZb  
 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。 mh"PAp  
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QQ：2987619807 k?7"r4Vc)S