[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。 )_zlrX  
j*T]HaM  
1. 建模任务 =j0x.fSe  
z1 i &Ge  
'k&?DZ!  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 "fQRk  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 wN37zPnV~  
o7&4G$FX~  
2. 建模任务：正弦光栅 RK9>dk
W  
0BkV/v1Uc  
x-z方向(截面视图) sPNfbCOz  
tqOi x/  
BX;5wKfA  
光栅参数： zvv:dC/p<  
 周期：0.908um Q"a2.9
Eo  
 高度：1.15um sc`"P-J+vp  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) ]8U ~Iy  
aI#4H+/  
3. 建模任务 go)p%}s  
juToO  
FYPz 4K  
7x.%hRk  
o}8{Bh^  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 7INk_2  
B{, Bno  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 G2mNm'0  
(0*v*kYdL+  
'zSgCgCHX8  
UPCQs",  
4. 光滑结构的分析 i8V0Ty4~N  
].DY"  
yYAnwf  
4 9w=kzo  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 {ctwo X[;  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% si/er"&o  
eFQQW`J  
l%"`{   
&R]pw`mTH  
5. 增加一个粗糙表面 "!&B4  
C@dGWAG  
M1=_^f=&.  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 Md(JIlh3  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 xcSR{IZ  
<GWR7rUH  
LZWS^77  
{Qtq7q.  
oW'POAr  
D?u`  
]UUI~sFE  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 [%.18FWI  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 *m_93J  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 t!l%/$-  
S!j^|!  
>a]t<  
z}5<$K_U  
6. 对衍射级次效率的影响 yKDZ+3xK]  
gg8c7d:Q  
G*\sdBW!k  
粗糙度参数： oa0X5}D  
 最小特征尺寸：20nm F!CAitxd  
 总的调制高度：200nm @%B4;c  
 高度轮廓 Ex,JB +  
D9^7m j?e  
X(GV6mJ4  
xYT}
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Kfjryo9  
 效率 `C<F+/q  
aF])"9  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 lwsbm D  
:ej_D}  
xKW"X   
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm "]<}Hy  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 _<u;4RO(s  
.}p|`3$P  
)VY10R)$  
!QTPWA  
 效率 ,I39&;Iq  
R92R}=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。 cj^bh  
Ars,V3ep  
粗糙度参数： 7:kCb[ji"  
 最小特征尺寸：40nm c
!~T
2t  
 总调制高度：200nm hNVMz`r  
 高度轮廓 a 2Et,WA%  
VKf6|a
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86{ZFtv  
sS'{QIRC'  
 效率 cKpQr7]ur  
/#IH-2N  
\4@a  
EP0a1.C  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 \P?--AIq<  
@SQceQfB  
ER2V*,n@  
粗糙度参数： Bn_g-WrT  
 最小特征尺寸：40nm JilKZQmk  
 全高度调制：400nm &z QWIv  
 高度轮廓 ]gHLcr3  
xZg7Jg  
C,3T!\  
 效率 43F^J
%G  
gQ,4xTX  
>E~~7Yal  
;Lqm#]C  
}M="oN~w  
 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。 _[0I^o  
CL )%p"[x  
7. 总结 Ss+F9J  
 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)。 4NI'(#l  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 '1lx{UzD  
 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。 0*{@E%9  
 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。 Ul9b.`6  
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