[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。 z*@eQauA  
Lx"GBEkt7  
1. 建模任务 Z
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 4WT
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 对于该仿真，采用傅里叶模态法。  56.!L  
^@fD{]I  
2. 建模任务：正弦光栅 g` rr3jP  
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x-z方向(截面视图) HB07 n4 |  
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光栅参数： ;p`1Y<d-O  
 周期：0.908um 3i^X9[.  
 高度：1.15um XqH@3Ehk  
(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) "k
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3. 建模任务 6Yai?*.Q
 
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D:P(;  
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 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。 *yq65yZi5  
RQ+,7Ir  
 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。 (qn=BPI  
CTMC78=9}  
G|i0n   
yi7.9/;a  
4. 光滑结构的分析 h*w9{[L  
Y;'<u\^M"  
6v%yU3l  
I{Du/"r#  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。
F)3+IuY  
 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% '/Aq2  
An2>]\L  
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5. 增加一个粗糙表面 x}G:n[B7_V  
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}YwaN'3p!  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 i_qY=*a?y  
 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。 1U\ap{z@  
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Bdo{zv&A  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 x&B&lFmo8  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 Ni~IY# '  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Nd8>p.iqO  
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6. 对衍射级次效率的影响 DrRK Sc(u9  
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粗糙度参数： qS?o22  
 最小特征尺寸：20nm :EX>Y<`]  
 总的调制高度：200nm &V4Zmn?UU  
 高度轮廓 ^*.[b  
A?R`~*Q5  
C% -Tw]T$_  
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 效率 rPH7 ]]  
O|Uz)Y94  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 (p]FI#y  
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}`R,C~-|^  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm 0O3O^ 0  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 gt{kjrTv&  
s`yzeo  
qu B[S)2}  
7F<{ Qn  
 效率 r]9-~1T  
'LgRdtO6  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 Po?MTA  
M0 z%<_<}  
粗糙度参数： }`=7%b`-?  
 最小特征尺寸：40nm C?qRZB+W#  
 总调制高度：200nm ]V"P &
;m  
 高度轮廓 0%%1:W-  
w/@ZPBRo]  
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"ESc^28  
 效率 APu$t$dmm  
8eqTA8$?  
A f'&, 1=q  
h)Y] L#R  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 _E'?U  
ns~]a:1yh  
aM5]cc%  
粗糙度参数： n)yDep]$G  
 最小特征尺寸：40nm Sk{skvd;  
 全高度调制：400nm `v-[&  
 高度轮廓 zPnb_[YF  
qU26i"GHp  
4t*%(  
 效率  L<FXtBJ  
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"B'c;0@q  
/8;m.J>bf  
Fk=SkSky  
 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。 /r4l7K  
/3s&??{tv  
7. 总结 Kx9u|fp5  
 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)。 @i#JlZM_  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 *}2L4]  
 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。 S]3CRJU3`  
 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。 oq7G=8gTp  
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