[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。 DB:Ia5|*i  
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1. 建模任务 `P)a
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ocAoqjlT[  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 AmRppbj/wO  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 Z)|*mJ  
v)d\ 5#7  
2. 建模任务：正弦光栅 hn)mNb!  
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x-z方向(截面视图)
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光栅参数： /=lrdp!a  
 周期：0.908um E>
KV1P  
 高度：1.15um a)Qx43mOS  
(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) 0kQAT#  
JDD(e_dw  
3. 建模任务 ]|Vm*zO  
Goz9"yazg  
op"RrZAZBT  
fE|([` !  
G7M:LcX  
 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。 mj%Iow.  
.^l;3*X@  
 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。 '
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K {!eHTU  
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4. 光滑结构的分析 :?U1^!$$1  
o\g",O4-  
(4>k+ H  
9%$4Ux*q  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 y%cg  
 对于光滑结构，参数平稳，0级和±1衍射级次的传输效率大约为32% 1$q S
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5. 增加一个粗糙表面 BQ)zm  
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 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 ,-vbR&  
 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。 ZvkO#j  
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 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 E/Q[J.$o  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 =xw) [  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 TC<_I0jCh  
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K!).QB'  
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6. 对衍射级次效率的影响 ;xN4L  
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粗糙度参数： TXv3@/>ZlG  
 最小特征尺寸：20nm ) 'j7Ra  
 总的调制高度：200nm #B88w9 b`D  
 高度轮廓 jri=UGf  
AcwLs%'sx  
-L NJ*?b  
Ev,>_1#Xm  
4@u*#Bp`|  
 效率 lSPQXu*[  
d!D#:l3;  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 *_}ft-*w  
}:])1!a  
MD1n+FgTu  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm }G]6Rip3  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 U6t>UE6k  
(OLjE]9;  
pi*cO  
+g(>]!swb  
 效率 'P0:1
">  
bg'Qq|<U  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 E].hoq7WiB  
g=0`^APq
l  
粗糙度参数： %c<e`P;  
 最小特征尺寸：40nm ^RAst1q7  
 总调制高度：200nm &GG
J=c\  
 高度轮廓 9{RCh9  
DI{VJ&n66  
W4%I%&j  
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 效率 x"9`w42\r  
s!:'3[7+  
<wfPbzs-V  
RP9#P&Qk  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 I<L  
CBN,~wzP*  
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粗糙度参数： o%;R4 s,  
 最小特征尺寸：40nm `|)V]<  
 全高度调制：400nm &b'IYoe  
 高度轮廓 >r1cW7  
mM0VUSy  
BCMQ^hP}t  
 效率 T1%_sq  
F$.h+v   
f^Sl(^f  
NOM6},rp  
He vZ}.  
 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。 w%~UuJ#i  
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7. 总结 /*Iq,"kGz  
 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)。 @( p
9}  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ;l`us  
 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。 >!sxX = <  
 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。 1[p6v4qO{  
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QQ：2987619807 xl2;DFiYt