[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。 /k3n{?$/  
_!CvtUU0Vv  
1. 建模任务  h>L6{d1  
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JI[rIL\Ey  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 9TX
m Z  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 d'g{K]=tF  
qI V`zZc  
2. 建模任务：正弦光栅 d~z<,_r5c  
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x-z方向(截面视图) T h- vG  
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光栅参数： i_ODgc`H  
 周期：0.908um ~RR_[t2Z  
 高度：1.15um %BYlbEx  
(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) Kz*AzB  
}~\].I6  
3. 建模任务 n'ca*E(  
KbuGf$Bv  
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f@.Q%+!4  
~cg+BAfu  
 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。 $qyM X[  
-m x3^  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 -
5-SlQu  
I3E8vi%B.  
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%ucmJ-<y#  
4. 光滑结构的分析 b8b PK<  
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%},S#5L3  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 sp|y/r#  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 9q,JqB  
JpHsQ8<  
r`E1<aCr|  
W-ND<=:Up  
5. 增加一个粗糙表面 0Eg r Q  
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eS# 0-  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 \3Ald.EqtM  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 #]\G*>{  
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6pz:Lfd80  
R^O)fL0_  
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Tf  
[N$_@[  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 #&8pp8wd,}  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 @/2wmza%2  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 _.8]7f`*Gc  
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6. 对衍射级次效率的影响 p
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粗糙度参数： GDQg:MgX  
 最小特征尺寸：20nm 2F@<{
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 总的调制高度：200nm OuIW|gIu0  
 高度轮廓 mt]YY<l  
L$?~TY  
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Oy`\8*Uy__  
 效率  hahD.P<  
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 n[S*gX0  
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.0;k|&eBD  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm f2e$BA  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 m<LzB_G\  
QMpA~x_m  
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 效率 X10TZ  
w)SxwlW}  
 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。 WjxB
Nk'f  
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粗糙度参数： g#nsA(_L  
 最小特征尺寸：40nm q$*_C kT  
 总调制高度：200nm Kyiez]T6%q  
 高度轮廓 {YLJKu!M  
SL5DWZ  
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WSccR  
 效率 n&{N't  
nE$ V<Co}  
?O^:j!C6  
I,Y^_(JW  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 `.Q3s?1F  
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g[)hm`{?  
粗糙度参数： u<r('IW0  
 最小特征尺寸：40nm (?wKBUi  
 全高度调制：400nm Z+Zh;Ms  
 高度轮廓 rxA)&  
iEO2Bil]  
z]_CFo1'l  
 效率 XYVeHP!  
2_DtzY:=  
g+F_M  
8j+;Xlh  
+/8?+1E ^  
 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。 3ZZI1_j  
"2j~3aWj  
7. 总结 Z4sjH1W  
 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)。 vxZUtyJfe  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 @TG~fJSA12  
 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。 `G{t<7[[;  
 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。 ^?`,f>`M  
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