[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。 .(0'l@#fT  
!Rzw[~  
1. 建模任务 9o]h}Xc  
VE<&0d<  
'@ym-\,  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 w}<CH3cx  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 dcgz<m  
;/3 <  
2. 建模任务：正弦光栅 y^#jM  
yk4Huq&2  
x-z方向(截面视图) s 9,?"\0Zm  
LP8Stj JP  
s!Xj'H7K  
光栅参数： =#AeOqs( q  
 周期：0.908um .`OyC'  
 高度：1.15um n1n1}  
(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) aN7VGc  
'J (4arN  
3. 建模任务 Ng?n}$g*  
GoI3hp(  
M+X>!Os  
2,c{Z$\kn  
#:{Bd8PS  
 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。 6% @@~"  
PK#; \Zw  
 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。 }JXAG/<  
Ux~rBv''  
}ZMbTsm  
Fi+v:L|  
4. 光滑结构的分析 ?lJm}0>  
seh1(q?Va4  
KJPCO0"  
o+sb2:x  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 uXiAN#1  
 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% G992{B  
CQf!<  
9NTBdo%u  
q-%;~LF  
5. 增加一个粗糙表面 ]iewukB4  
T^3_d93}d  
MA\"JAP/  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 0xbx2jlkY  
 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。 F-?K]t#  
V)M+dhl  
LeBuPR$  
ZUJ!  
Ek|#P{!  
hu (h'  
5z8CUDt 0  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 %~`8F\Hiu  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 cn&\q.!fh  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 !Z978Aub3&  
Z-3i -(  
ydo"H9NOS  
_=9o:F  
6. 对衍射级次效率的影响 yyke"D  
%
a%x`S3  
[MfKBlA  
粗糙度参数： ?I{pv4G:  
 最小特征尺寸：20nm o<@b]ukl&  
 总的调制高度：200nm ?0_Bs4O\  
 高度轮廓 J(+I`  
Fy!uxT-\  
5MsE oLg  
<Z%iP{  
P$z8TDCH  
 效率 \ FW{&X9a  
`$j"nP F_  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 l]Ozy@ Ib  
K)5'
Jp@  
,c#IxB/0  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm rblEyCR  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 6.? Ke8iC  
t}LV[bj1u  
n(^{s5 Rr  
t,#9i#q#  
 效率 <4,hr
x&.  
bqEQP3t^  
 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。 {KJ!rT  
dL%?k@R  
粗糙度参数： IQ_2(8Kv  
 最小特征尺寸：40nm 6XyhOs%/  
 总调制高度：200nm {@K>oaZ  
 高度轮廓 Y;3DU1MG0  
n}?XFx!%  
0M^7#),  
1fBj21zG  
 效率 X yi[z tN  
>`Xikn(  
4/Ub%t-
 
v'`VyXetl  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 &,B\ig1Jf  
&DoYz[q  
Cf@~W)K  
粗糙度参数： Bw^*6P^l  
 最小特征尺寸：40nm ,
l-tLc  
 全高度调制：400nm +"1@6,M  
 高度轮廓 'Fi\Qk'D@  
3^m0 k E
 
d{^9` J'  
 效率 ]PWK^-4P  
*?sdWRbu}l  
I8
*_\Ez  
;S Re`  
?N
*m2rv  
 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。 Nn/me  
MTm}qx@L  
7. 总结 ;2Aqztp  
 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)。 }HdibCAOf  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 vjNP  
 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。 }<m'Nkz<X  
 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。 tzH~[n,  
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