[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。 9\zasa  
}T5 E^  
1. 建模任务 [u $X.=(  
*8bj3A]vf  
`f[  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 0!
Vza?9  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 |JL?"cc  
0"F|)  
2. 建模任务：正弦光栅 k-Z:z?M  
4St-Q]Y _  
x-z方向(截面视图) Ki\\yK  
l(y,lK=YP1  
83adnm  
光栅参数： 45,):U5  
 周期：0.908um h6Q~Di  
 高度：1.15um '8yCwk  
(这些参数提供了一个具有均匀分布传输效率0级和±1级衍射级次，详见案例341) k-N}tk/5  
q^DQ9B  
3. 建模任务 &7XsyDo6  
Vb8Q
h601  
N>H#Ew@2U  
|@1M'  
~n~j2OE  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 Dr)jB*yK  
h"y~!NWn  
 利用该分析器，也可以分别计算出现的每个衍射级次的衍射效率。 A>ve|us$  
GBl[s,g[|  
SHYbQF2  
T)I\?hqTB  
4. 光滑结构的分析 xHD$0eq  
]6 HR  
`Frr?.3&-  
9SBTeJ$RZ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Q!!u=}GYK  
 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,s#D9NU  
jL7r1pu5  
? *v*fs0  
1u8hnG  
5. 增加一个粗糙表面 %L|xmx!c  
p'0X>>$  
0v,fY2$c  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 tVe=c  
 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。 4wN5x[vp  
nMJ(tQ  
g%V#Z`*|  
?t/G@  
b BiTAP  
-<ome~|  
Qr_0 L  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ^`[<%.  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 !rF
1Remw  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 lbX YWZ~7  
#+N_wIP4  
:-WNw n  
Na4O( d`  
6. 对衍射级次效率的影响 FUXJy{n6"2  
))dw[Xa  
)vUS).;S`  
粗糙度参数： +w7U7" xQ  
 最小特征尺寸：20nm 2rW9ja  
 总的调制高度：200nm ;.Ld6JRunw  
 高度轮廓 tLU@&NY`  
Eyz.^)r  
ff7#LeB9  
^s#+`Y05/  
5NC77}^.  
 效率 l=t/"M=  
V'gJtF  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 C=(Q0-+L|  
xkRS?Q g  
B9Mp3[  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm +_kA&Q(t  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 +!W:gA  
y@,PTF  
E=CAWj\  
lXF7)H&T  
 效率 -L4G)%L\  
Caz5q|Oo  
 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。 pY[b[ezb  
`K:n=hpF  
粗糙度参数： IN@o9pUjV  
 最小特征尺寸：40nm 9XYm8g'X  
 总调制高度：200nm xAl8e  
 高度轮廓 :iLRCK3C  
k6J&4?xZ
  
Q"D5D rj  
YK[2KTlo  
 效率 B=;kC#Emtf  
xMNQT.A  
}!{R;,5/n  
c~~4eia)  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 rM^2yr7H  
OF={k[  
VKZP\]$XG  
粗糙度参数： P 4t@BwU$  
 最小特征尺寸：40nm :
<bh
QY  
 全高度调制：400nm X(eW+,H  
 高度轮廓 |OAM;@jH  
\b%c_e  
mj
?Gc
  
 效率 /g.c(-#]  
7V8k =  
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p. 3Hy  
zwU[!i)  
#R:&Irh  
 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。 .)$MZyo  
pDYJLh-C  
7. 总结 (CRx'R  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 _k26(rdI@-  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 UimofFmI%  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。 AX$r,KmE  
 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。 L%(NXSfu7  
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