[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。 UQ8M~x5$3%  
2]I4M[|&z  
1. 建模任务 xgABpikC^  
,^?^dB  
@L>q(Kg  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 N<f"]  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 CJ(NgYC h  
B,M(@5
wz  
2. 建模任务：正弦光栅
$>*3/H  
MJ7Y#<u  
x-z方向(截面视图) x6(~;J  
>QA uEM  
Ol1e/Wv  
光栅参数： \x)n>{3C  
 周期：0.908um >GQEqXs  
 高度：1.15um ">~.$Jp_4  
(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) >G);j@Q  
^9^WuSq  
3. 建模任务 k:*S&$S!E  
RD\  
6^uq?  
.zS?9MP  
k9)jjR*XxG  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 fYp'&Btb]x  
g$HwxA9Gp/  
 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。 A
~Y^VEn  
D<|qaHB=  
}xBc0gr  
#~SP)Ukp  
4. 光滑结构的分析 ${+ @gJ+S  
&$"i,~q^b  
W
.z;B<  
i%ZW3MrY~  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 OC1I&",Ai|  
 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% -M%_\;"de  
HOw-]JSP2  
r;>*_Oc7g  
Z^V6K3GSz-  
5. 增加一个粗糙表面 ?z}=B  
=3q/F7-  
Wm_4avXtO  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ,z3{u162  
 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。 20vXSYa~  
D!.[q-<  
qP{/[uj[K  
.{
44a$)  
CK:y?  
K)qF+Vb^j  
+ ` s@  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 m_=$0m J$  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ^\\Tx*#i  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ~\=1'D^6CK  
d@ Y}SWTB  
{LX.iH9}l  
BDVHol*g  
6. 对衍射级次效率的影响 D<8HZ%o  
`VKf3&|<A  
?47@o1  
粗糙度参数： ZZcE
t  
 最小特征尺寸：20nm gN24M3{C  
 总的调制高度：200nm
<,3^|$c%  
 高度轮廓 h.-@ F  
a["2VY6Eq@  
s:p[DEj-  
~n[xtWO0  
T^T[$26  
 效率 "`M?R;DH  
:!5IW?2  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响
M&NB/  
Q2zjZC*'%  
@fs`=lL/  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm Y^ kXSU  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 CamE'  
BZud)l24  
wNQ*t-K  
'd+NVj{C  
 效率 S/Fkw4%  
k$H%.l;E  
 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。 356>QW'm  
{]E+~%Va  
粗糙度参数： FDVcow*]n  
 最小特征尺寸：40nm Jrg2/ee,*  
 总调制高度：200nm (q{Ck#+  
 高度轮廓 6)vSG7Ise  
L3G \  
_Qh z3'I1  
(T!9SU  
 效率 mN!lo;m5  
{?J/c{=/P  
krsYog(^z  
F)s{PCl  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 NZ/yBOD(  
n)
 k1  
DyeQJ7p  
粗糙度参数： v2H#=E4cZ#  
 最小特征尺寸：40nm C8vOE`U,J  
 全高度调制：400nm ]UH`Pdlt  
 高度轮廓 OCZ[D{i9@  
$/=nU*pd  
iCW*]U  
 效率 %^1cyk  
O!Oumw,$  
wk6NG/<  
yaG= j  
E2cB U{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。 h$.:Uj8/  
>.'
<J]  
7. 总结 Qu}W/j|3  
 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)。 abJ" [  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 2gzou|Y  
 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。 P>sFV  
 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。 br0++}vwL  
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QQ：2987619807 $ &P>r