[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。 HwHF8#D*l  
1(-!TJ{  
1. 建模任务 ~.aR=m\#  
&1$d`>fn  
x=t
(#R m  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 =SXdO)%2  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 EY)2,  
6@s!J8!  
2. 建模任务：正弦光栅 Ea&|k
O|  
mY.v:  
x-z方向(截面视图) $DoR@2~y  
hI'WfF!X  
~Jk&!IE2  
光栅参数： <Z]#vrq  
 周期：0.908um <{isWEW9]3  
 高度：1.15um g}s$s}  
(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) j{%;n40$  
5dm~yQN/  
3. 建模任务 053bM)qW  
#RBrii-,  
j(=w4Sd_W  
XVqOiv)  
HU'Mi8xxy  
 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。 f' ?/P~[  
R9U{r.AA  
 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。 --WQr]U/  
riDb!oC  
&Q3Fgj  
5dePpFD5  
4. 光滑结构的分析 Nap[=[rv  
w}ji]V}  
|-Uh3WUE6  
C|V7ZL>W  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 /eI|m9ke  
 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% `,qft[1  
BS9VwG<Z  
AJ\&>6GZ(b  
Cz0FA]-g  
5. 增加一个粗糙表面 lL}NiN-)t  
IrMHAM5K  
h[W`P%xZ  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 0$*7lQ<a#M  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 7*l$i/!  
xDo0bR(  
i g(O$y  
$Zu?Gd?  
X'`n>1z  
.d<K`.O;  
rYb5#aT[  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 wZ(1\ M(  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 lq-KM
8j  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 }u_D{bz  
ANhqS  
8A#,*@V[  
W/qXQORv  
6. 对衍射级次效率的影响 cnu&!>8V  
AY /9Io
-  
RlOy,/-<  
粗糙度参数： !"N,w9MbD  
 最小特征尺寸：20nm 39v Bsc  
 总的调制高度：200nm 7hHID>,o9%  
 高度轮廓 (!* l+}  
T#ls2UL*xh  
}9^:(ty2A  
1}d F,e  
Bgxk>Y  
 效率 $e\s8$EO  
g88k@<Y  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 $|~<6A{y  
\D@j`o  
~P\4 N  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm L]=]/>jQ6  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ?(9*@  
c8&3IzZ  
v3DK0MW  
U1YqyG8  
 效率 @NM0ILE  
!]F`qS>  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 NfoHQU<n  
?/.])'&b  
粗糙度参数： *y4DK6OFe  
 最小特征尺寸：40nm BZ?w}%-MO  
 总调制高度：200nm QNbZ)  
 高度轮廓 V D
#q\  
& DP"RWT/  
sX"L\v  
.
q2r!B  
 效率 Vh0cac|X  
>g$iO`2  
uH89oA/H  
bc(MN8b]j  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 P
hAfEsD  
^&;,n.X5Z  
|>ztx}\  
粗糙度参数： Ce+:9}[  
 最小特征尺寸：40nm \|>%/P  
 全高度调制：400nm .rBU"Rbo  
 高度轮廓 [[[C`H@  
JZ}zXv  
G8}owszT  
 效率 ,1I-%6L  
wqG#jC!5  
#x.v)S  
:}NheRi  
y(DT^>0  
 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。 f>Rux1Je4  
\`y:#N<c  
7. 总结 2sGKn a  
 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)。 ;L$-_Z  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 FRxR/3&  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 !>F70  
 利用VirtualLab光栅工具箱，光栅表面的粗糙度可被加以考虑。因此，由于加工引起的结构差异产生的影响可被估算。 r1HG$^  
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QQ：2987619807 ;=joQWNDm