[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。 KV k 36;$  
bLUn>ch  
1. 建模任务 L7el5Q!Y=  
^:5;H=.  
3Ew-Ia%A  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 H[U$4 %t  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 %a&Yt  
^&am]W;T  
2. 建模任务：正弦光栅 j
2}C  
,'v]U@WK  
x-z方向(截面视图) z\*ii<-@  
?w`uv9NUJ8  
\|BtgT*$b  
光栅参数： mg[=~&J^  
 周期：0.908um DNcf2_m  
 高度：1.15um 3kx/Q#  
(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) ~b+4rYNxU_  
4ZrX=e,  
3. 建模任务 <%#M&9d)E  
P6&@fwJ<  
4`)`%R$  
wo5"f}vd#  
JOS,>;;F4  
 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。 YK!nV ,  
Z)<ljW  
 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。 &%+}bt5  
cod__.  
~cbq5||  
wASgdGoy  
4. 光滑结构的分析 75v 5/5zRn  
v: cO+dQ  
)WF]v"t  
'e^,#L_!o  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 "
*CQ<@+  
 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% N%v}$58Z  
f]L`^WU  
=o^oMn  
|&eZ[Sy(=l  
5. 增加一个粗糙表面 jku_0Q0*?  
kE;h[No&K  
Y*/:IYr`  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ,+-l1GpL  
 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。 #n2'N^t  

/kqW  
3 GmU$w  
6S)$wj*
w  
rCR?]1*Z  
J@PwN^`  
`9E:V=  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 3TVp oB`  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 6My=GByC  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 9\ZlRYnc=  
F$QN>wPpM  
92!1I$zi  
Kmc*z (Q  
6. 对衍射级次效率的影响 7nM]E_  
va F^[/ (g  
u>o<ua p  
粗糙度参数： <@6K(  
 最小特征尺寸：20nm M}=X/*T  
 总的调制高度：200nm LsH&`G^<  
 高度轮廓 A:PQIcR;V  
^ZV1Ev8T6  
H^z6.!$m  
JJ`RF   
d2`m0U  
 效率 Oya:{d&=  
piKYO+;W'  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 4>eY/~odq]  
RnC96"";R.  
z(b0U6)qQ  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm AdBB#zd  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 8oiO:lyLSt  
>]K:lJ]l  
VM=A#}  
%EkV-%o*  
 效率 l)tK/1 W  
&x6Z=|Ers  
 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。 |s[kY  
Gu[G_^>  
粗糙度参数： &XAG| #  
 最小特征尺寸：40nm ;D.a |(Q  
 总调制高度：200nm h6J0b_3h4  
 高度轮廓 Z Ear~  
tQ0iie1Ys  
<%w)EQf4m  
uc;1{[5`1q  
 效率 =v^LShD2^  
|R[@u=7s  
*+|D8xp  
Xq:jp+WSG  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 #-vuY#gs  
v"wxHro  
6[3oOO:uo  
粗糙度参数： lh^-L+G:Ok  
 最小特征尺寸：40nm jZwv!-:  
 全高度调制：400nm p1~u5BE7O  
 高度轮廓 Mbbgsy3W  
^w]N#%k\H  
PNy)TqdRS  
 效率 3j<:
g%5  
@ 3n;>oi  
|NuX9!S  
:yg:sU  

D<=x<.  
 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。 .Ukejx  
v C,53g  
7. 总结 'dJ#NT25  
 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)。 obA}SF  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ]?KTw8j}  
 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。 i,#j@R@.C7  
 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。 udw>{3>  
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