[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。 emMk*l,  
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1. 建模任务 w y&yK*w  
Rr0]~2R  
1l s8h  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 pHzl/b8  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 wD92Ava   
(,R\6  
2. 建模任务：正弦光栅 ?BRZ){)  
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x-z方向(截面视图) jGUegeq  
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Fu>;hx]s  
光栅参数： zXW;W$7V4  
 周期：0.908um [ e#[j{  
 高度：1.15um p+;;01Z+_  
(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) 5^Ny6t  
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3. 建模任务 ZmvtUma  
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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。 (_R!:H(]m  
? CU;  
 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。 -Dwe,N"{2  
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z+c'-!e/  
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4. 光滑结构的分析 _^D-nk?  
7#j9"*
 
"iJAM`Hi  
l%qfaU2  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 DAy|'%rF1-  
 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% w{riXOjS4  
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+I@2,T(eG  
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5. 增加一个粗糙表面 s
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 r-Oz
k$  
 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。 Ky*xAx:  
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P7e  
c^R "g)gr  
Pr,C)uch  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 P0rdGf 5T  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 %;#9lkOXWH  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 N6v*X+4JH  
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_zLEHEZ-  
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6. 对衍射级次效率的影响 w$`u_P|@E:  
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粗糙度参数： {"0n^
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 最小特征尺寸：20nm .:/X~{  
 总的调制高度：200nm ZJQkZ_9@2  
 高度轮廓 9lX[rBZ  
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y*8;T v|  
6wb M$|yFj  
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 效率 {XW>3 "  
0.#%KfQ  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 tfv@ )9  
(JiEV3GH  
>P6U0  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm k,y#|bf,Y  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 .>'J ^^  
!)c0  
R~bLEo  
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 效率 2Mu(GUe;  
U27ja|W^  
 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。 _K
~?{".  
'YEiT#+/  
粗糙度参数： ;e~K<vMm;y  
 最小特征尺寸：40nm %;`3I$  
 总调制高度：200nm 5JZZvc$au  
 高度轮廓 94XRf"^  
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 效率 U7G|4(  
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m>b i$Y  
 ^9kdd[  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 <zu)=W'R]  
BimM)4g  
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粗糙度参数： td+[Na0d  
 最小特征尺寸：40nm *tT5Zt/&Sr  
 全高度调制：400nm Sq2yQSd  
 高度轮廓 N?Ss/by8Sg  
7M9s}b%?  
Xg97[I8/  
 效率 ix}*whW=U  
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O11.wLNH  
 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。 .{]=v
 
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7. 总结 ;"GI~p2~7  
 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)。 Eb9M;u  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 7h/{F({r=  
 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。 \'N|1!EO|t  
 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。 /t?(IcP5  
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