[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。 5D~>Ed;  
?HsQ417.H  
1. 建模任务 viLK\>>  
U1.w%b,  
K F:W:8  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 U&(TqRi,  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 pejG%pJ  
.5t|FJ]`$  
2. 建模任务：正弦光栅 3 zF"GT  
kOQq
+_Y  
x-z方向(截面视图) 7[b]%i  
b{Qg$ZJeR  
RfZZqeU  
光栅参数： _6"YWR  
 周期：0.908um 8.g(&F  
 高度：1.15um )=PmHUd  
(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) `akbzHOM  
3hPj;-u  
3. 建模任务 AzfYw'^&9  
$PNS`@B  
y5v}EX`m&  
opQdym  
.;:jGe(  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 .t7mTpi  
C4
`u3S  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 /.[;u1z"^  
:J'ibb1  
xpzQ"'be  
~kkwPs2V  
4. 光滑结构的分析 c^$+=-G{fd  
Y(`# J[  
Z6`oGFq  
=>_k;x  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 RjOQSy3  
 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% 1l~(J:DT  
c'678!r9 P  
og! d  
hZudVBn  
5. 增加一个粗糙表面 b')Lj]%;k  
H=f'nm]dQ  
p{sbf;-x}  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 9qqzCMrI0e  
 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。 7n_'2qY  
ub#>kCL9  
HLPnbI-+  
IO(Y_7  
E@f2hW2  
_;M46o%h  
AIx,c1G]K  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 TDMyZ!d  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Pdg%:aY  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 !JkH$~  
j.5;0b_L^  
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8-iO  
Q]?Lg  
6. 对衍射级次效率的影响 $c WO`\XM  
CQLh;W`Dc  
XyS|7#o  
粗糙度参数： * MJl(  
 最小特征尺寸：20nm kH)JBx.  
 总的调制高度：200nm ~HR/FGe?N  
 高度轮廓 <IX)D `mf  
%?4G^f  
LEUD6 M+~t  
rQ4i%.  
(4U59<ie  
 效率 `$X|VAS2  
{
U`B|  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 7=o
2$  
ddR_+B*H  
#2F 6}  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm |?t6h 5Mt"  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 =h083|y>  
$S"QyAH~-a  
X@ljZ  
'm;M+:l 6  
 效率 owA0I'|V-A  
B>^5h?(lt  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 e<wRA["  
%7_c|G1  
粗糙度参数： gAx8r-` `  
 最小特征尺寸：40nm i>Cxi ZT  
 总调制高度：200nm S+i .@N.^  
 高度轮廓 ^GXy:S$  
a=55bEn  
m-SP#?3  
/f_c?|  
 效率 [":[\D'  
a?+Ni|+  
A~vZ}?*M  
MuQBn7F{c  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 iwHy!Vi-5  
sFEkxZi<  
cI)XXb4  
粗糙度参数： [\hk_(}  
 最小特征尺寸：40nm qM`XF32A$  
 全高度调制：400nm $RQ7rL3g{  
 高度轮廓 dBV^Khf J  
;w(]z  
`.# l_-U{  
 效率 $z7[RLu0!  
q2I;Ly\3o  
1MtvnPY  
-DO*,Eecv  
7k<4/|CQ{  
 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。 dVDQ^O&  
kT(}>=]g  
7. 总结 K>kMKd1  
 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)。 ,w.`(?I/  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 gTK5z.]  
 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。 ;Yrg4/
Ipa  
 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。 n2bL-  
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