[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。 P'9io!
Z-s  
%0]b5u  
1. 建模任务 $]JIA|  
D(U3zXdO  
}F6b ]  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 `+c9m^  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 e~]e9-L>I  
yuDd% 1k  
2. 建模任务：正弦光栅 ItE~MJ5p  
_C=[bI@  
x-z方向(截面视图) iGVb.=)  
bCUh^#]x  
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光栅参数： n@[</E(  
 周期：0.908um =3dbw8I  
 高度：1.15um J&65B./mD9  
(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) +\vY;!^  
e7qMt[.  
3. 建模任务 $'{`i5XB  
f?^Oy!1]  
)h_7 2  
xh^ZI6L<  
udI:]:,P  
 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。 T-2p`b}hW  
TxxB0  
 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。 j{Jc6U  
ieRBD6_  
|SukiXJZF  
4m[C-NB!g  
4. 光滑结构的分析 '# IuY  
C"Q=(3  
V3~a!k  
Y1aF._Z  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 $o$Ev@mi  
 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% Q[Sd  

I+j|'=M  
) a\DS yr  
) wo2GF  
5. 增加一个粗糙表面 !^bB/e  
q '{<c3&  
],}afa!A  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 C\^<v&  
 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。 imCl{vt(kj  
v\9,j  
Q1I_=fT  
mx(%tz^t  
m/c&/6nk  
g6/N\[b%  
MD ?F1l"}%  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 cvXI]+`<3\  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 lPcVhj6No%  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 uyRA`<&w  
E<#4G9O<  
dM
s39j  
E,D:D3O  
6. 对衍射级次效率的影响 nL(%&z \4  
MLD>"W  
/mBBeg^a  
粗糙度参数： PVS<QN%  
 最小特征尺寸：20nm vXM/nw|5  
 总的调制高度：200nm  2HK  
 高度轮廓 uJ/?+5TU  
+`s&i%{1>  
@+\S!o3m  
$,QpSK`9i  
"X{aS}  
 效率 q4
.dLU,1  
m~j\?mb{+  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 FH`'1iVH  
Q(;B)  
Neo^C_[vN  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm ;4/dk_~p]  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 +/!=Ub[:U  
PZ!dn%4jy  
>xZhK63C/  
m]=oaj@9  
 效率 u_6B
HsU  
!,6v=n[Nz  
 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。 Z?~d']XD  
+>!B(j\gx  
粗糙度参数： 8pq-nuf|K  
 最小特征尺寸：40nm V^`?8P8d  
 总调制高度：200nm NHFEr
 
 高度轮廓 Vh#Mp!  
Rgfc29(8  
te\h?H  
D-o7yc"K  
 效率 ra9cD"/J &  
sR>`QIi(a  
E/dO7I`B   
gP%|:"  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 I| W'n-4Y  
/Oggt^S  
R*Xu(89  
粗糙度参数： 5U)ab3:  
 最小特征尺寸：40nm !O F?xW  
 全高度调制：400nm U50s!Zt45  
 高度轮廓 +w k]iH  
{ p!_-sL  
WG8iTVwx  
 效率 F%PwIB~cy  
7ZV~op2Q  
p- "Z'$A`  
q?imE~&U  
jNe(w<',P  
 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。 GJIWG&C03  
"xDx/d8B  
7. 总结 B=Zl&1  
 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)。 jJ*@5?A  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 aJ5H3X}Y  
 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。 Sg.+`xww3  
 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。 d1~_?V'r]  
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