[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。 "kg$s5o  

-d)n0)9  
1. 建模任务 <\EfG:e  
X&8,.=kt"  
.4(f0RG  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 )eMh,r  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 \ \}/2#1=c  
<BA&S _=4  
2. 建模任务：正弦光栅 S:\hcW6  
1y;zPJ<ntm  
x-z方向(截面视图) wKbymmG  
@&B!P3{f  
u.FDe2|[)  
光栅参数： ,RO(k4  
 周期：0.908um ljON_*  
 高度：1.15um V
att9  
(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) 4,DsB'  
ZHasDZ8  
3. 建模任务 Lc?O K"[m  
.U%"oD  
elB 8   
WfN
MyI  
74(J7  
 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。 PlUjjJU  
-"H4brj;G  
 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。 d]`,}vi#E9  
x&vD,|V!  
L|w-s4L  
S>E.*]_  
4. 光滑结构的分析 i8.[d5  

b{Ss+F  
elgQcJ99  
oy: MM  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Yk?q7xuT  
 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% cvfAa#tq>  
j}l8k@f  
7k|(5P;  
$twF93u$  
5. 增加一个粗糙表面 efR$s{n!  
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Ex}wk  
$(=1A>40  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 k;7.qhe:  
 因此任意光栅形状(如正弦光栅)可以与粗糙表面组合，形成粗糙光栅面型。 Y_sVe  
7bS[\5  
|9eY R  
.?RjH6W  
Z+(V \  
K67? d  
MNC!3d(D\R  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 zK?[dO  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ]E^f8s0#V  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 [^~9wFNtd  
y@_?3m7B=  
RiG!TTa b  
w-Fk&dC69  
6. 对衍射级次效率的影响 q/79'>`|ai  
caht4N{T  
[hbp#I~*[  
粗糙度参数： ze N!*VG  
 最小特征尺寸：20nm /|AuI qW  
 总的调制高度：200nm 0B/a$NC  
 高度轮廓 G9Tix\SpF  
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#"-^;Z  
S '+"+%^tj  
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 效率 &Sa~Wtm|*  
7+4"+C
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 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 c\MDOD%9  
D7/Bp4I#o  
|>GIPfVT  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm IxBO$2  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 8f5^@K\c  
DjvgKy=Jr_  
H
H@xnd  
8Oh3iO  
 效率 1s[-2^D+EM  
yVzg<%CR^  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 u_=y,~s  
ZNeqsN{  
粗糙度参数： [)vwg`]  
 最小特征尺寸：40nm ~1sl.8tF  
 总调制高度：200nm x~tQYK   
 高度轮廓 REBDr;tv  
/j@ `aG(a  
rxeXz<  
ZY$@_DOB}  
 效率 ~la04wR28  
\ZZy`/~z*7  
^VPl>jTg  
:9#{p^:o  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 gi@ji-10  
m-92G8'  
1R9?[RE  
粗糙度参数： ?^4sE-C6  
 最小特征尺寸：40nm [:@?,?V\N  
 全高度调制：400nm <W') ~o}  
 高度轮廓 )^f Q@C8  
^oO5t-9<!  
){6)?[G  
 效率 WVK-dBU  
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X$Vz  
5THS5'
  
UC/2&7?  
 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。 )'`AX\  
C?|3\@7  
7. 总结 lILtxVBO2o  
 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)。 y@\Q@ 9  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 166c\QO  
 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。 &})d%*n  
 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。 E wsq0D  
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