[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。 r4d#;S9{o  
hcM9Sx"!  
1. 建模任务 E;,__  
2Bi?^kQ#  
2O- 4x  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 q/Zs]Gz  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 
uAs!5h  
H^dw=kS  
2. 建模任务：正弦光栅 U'u_'5{  
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x-z方向(截面视图) gjx-tp 1.  
]^8CtgC  
i(;.Y  
光栅参数： d|8-#.gV  
 周期：0.908um ,f@j4*)  
 高度：1.15um V`9*_8Dx2  
(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) 1M b[S{  
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^  
3. 建模任务 _.E{>IFw  
B@S~v+Gr  
eSHsE3}h  
+d?|R5{3  
x!7r7|iV  
 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。 x$t2Y<_  
ex^9 l b  
 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。 lEw;X78+  
;kWWzg  
=k,?+h~  
E;9J7Q 4  
4. 光滑结构的分析 X{(?p=]  
=M}tet }  
/r2S1"(q  
irvd>^&jDC  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 =>kg]  
 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% lr[T+nQ  
9_4(}|"N|  
]O{i?tyX  
=qbN?a/?2  
5. 增加一个粗糙表面 L8H:,} 2  
Vf.*!`UH
 
KUq7Oa!  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 _CTg")0o  
 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。 c`&g.s@N\  
.C&kWM&j  
fUfd5W1"  
NFP h}D  
E0l&d  
';!-a]N  
rA^=;?7Q  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 `.dwG3R  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 kr@!j@j$  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 +v'2s@e` #  
FFcIOn  
h_\( $"  
5UOqS#"0  
6. 对衍射级次效率的影响 )v*k\:
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'U*#71S  
粗糙度参数： x%9Ca)r?}  
 最小特征尺寸：20nm p_%,JD  
 总的调制高度：200nm w<zzS:PF*  
 高度轮廓 4P=1)t?tX  
5`$!s17  
GU9G5S.  
+> d;%K  
N{ $?u  
 效率 %W$b2N{l  
-T i<H9OV  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 {\NBNg(Vo  
~-y&C%  
$7]?P;$  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm tIV{uVM[|D  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 lrwQ >N  
xf8[&
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.C5<uW5-R  
P;-.\VRu  
 效率 tw=A] a*  
a(*"r:/lD  
 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。 tQYV4h\Qj  
8~y
P?#p  
粗糙度参数： ^i2>Ax&T  
 最小特征尺寸：40nm Y0-?"R8  
 总调制高度：200nm evD=]iVD  
 高度轮廓 vM]5IHqeE  
Ayv:Pv@  
avM8-&h  
Y2'HP)tfIw  
 效率 7cWeB5e?O  
W(Md0*   
Wd+G)Mu_=  
N6p
0`
 
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 e==/+  
EkRx/  
Q4*{+$A  
粗糙度参数： ki}Li*)7  
 最小特征尺寸：40nm o2bmsnXQ  
 全高度调制：400nm NS""][#  
 高度轮廓 2<h~: L  
+-SO}P  
;($xAAR  
 效率 PhV/WjCZ  
b<#zgf  
;&f(7 Q+T_  
e6H}L:;  
~% t'}JDZ  
 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。 1*$6u5.=F  
0_-o]BY  
7. 总结 EE|c@M^  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 ut]UU*g^$  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ,UC|[-J  
 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>LS8,8V  
 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。 k h*WpX  
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QQ：2987619807 ~Ym*QSD