[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。 o:Q.XWa@MG  
Zywx.@!  
1. 建模任务 + +G%~)S:  
rgXD>yu(  
UJ6zgsD1b?  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 #Vh$u%q3  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 hDHIi\%  
+~1~f'4J  
2. 建模任务：正弦光栅 ?<-ins  
+K03yphZr  
x-z方向(截面视图) g\foBK:GE  
Yq0=4#_  
#~`]eM5`J  
光栅参数： X3,+aL`  
 周期：0.908um MyJG2C#R  
 高度：1.15um UIi`bbJ  
(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) 6$6Qk !%  
1# X
*kF  
3. 建模任务 e&J_uG  
Ba /^CS  
4m3pF0k  
52d8EGC  
61{IXx_  
 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。 (YH/#n1"{  
<P4*7:jX  
 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。 /y
S/*ET8  
a#4 'X*  
ZP^7`q)6  
2OQDG7#Kc  
4. 光滑结构的分析 Y]>Qu f.!  
zaoC  
?sm@lDZ\  
;IYH5sG{  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 bem-T`>'  
 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% s;4r)9Uvx  
|8YP8o  
' 5%`[&  
W:z!fh-  
5. 增加一个粗糙表面 @ME .  
h1 (MvEt  
OlF5~VAbfb  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 U?d4 ^  
 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。 -S,xR5  
WbP*kV{  
s55t>t,g6  
'{(/C?T  
:[ AP^  
Ee?+IZ H7|  
dn)pVti_  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ?Ok@1  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 XU19+mW=P  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 |U4t 8  
5pI=K/-  
bR;Zc  
Hz6yy*  
6. 对衍射级次效率的影响 ~8 w(M  
.6D9m.Q,  
,
JUP   
粗糙度参数： (&a<6k  
 最小特征尺寸：20nm tuiQk=[c  
 总的调制高度：200nm mC}!;`$8p  
 高度轮廓 N2x!RYW  
=!cI@TI  
+$x;FT&  
|rbl sL2?Z  
%g<J"/  
 效率 j2/3NF5&  
;dh8|ujh  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 BLvI[b|3gn  
t9Nu4yl  
fx783  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Mn=5yU  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 &PAgab2$  
1xkU;no  
<.h\%&'U  
u70-HFI@  
 效率 A'\jaB  
-Jt
x9P  
 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。 M5Twulz/w  
6!3Jr  
粗糙度参数： MK<VjpP0(  
 最小特征尺寸：40nm u8wZ2j4S  
 总调制高度：200nm /@H2m\vBX  
 高度轮廓 !^|%Z  
CY4_=  
yeCR{{B/'  
IHg)xZ  
 效率 ffQ%GV_  
7(<49bb.V  
O&:0mpRZ  
^!*?vHx:  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 H<SL=mb;  
Y,bw:vX  
YORFq9a{R  
粗糙度参数： $DfaW3bJ  
 最小特征尺寸：40nm FBGHVV w!  
 全高度调制：400nm !vQ!_|g1  
 高度轮廓 y%H;o?<WX  
K+` Vn  

(Jw
[}&+  
 效率 O^]I>A#d  
mF>CH]k3  
Hr$oT=x[  
jz[|rwAp  
Or9@X=C  
 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。 ^/W7Xd(s  
/p [l(H  
7. 总结 ?CS jn  
 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)。 4M8AYh2)  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 r<oI4px  
 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。 k"SmbFn%N0  
 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。 \ooqa<_  
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