[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。 9YsO+7[  
0BZOr-i  
1. 建模任务 %^BOYvPx  
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 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 *j;r|P;g  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 n`2"(7Wj  
oN}j<6s  
2. 建模任务：正弦光栅 F nRxc  
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x-z方向(截面视图) ,>EY9j  
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光栅参数： !ZcALtq  
 周期：0.908um 2\W<EWJ@  
 高度：1.15um PqeQe5  
(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) ;SP3nU))  
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3. 建模任务 |?b"my$g$  
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{ J%$.D(/  
 VirtualLab光栅工具箱提供的光栅级次分析器，可对光栅衍射效率进行严格的计算。 B{u.Yc:  
Sk%|-T(d$  
 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。 zL{@LHP  
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f }e7g d]M  
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4. 光滑结构的分析 nUu|}11(  
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Bd[}A9O[  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 4vJIO{m  
 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% c8W=Is`  
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RH0a\RC!G  
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5. 增加一个粗糙表面 Sgy~Z^  
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~1!kU4  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 0Jif.<  
 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。 ^(B*AE.  
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L zy|<:K+$  
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Q&;qFv5-l  
3xY]Lqwv  
0\;a:E.c  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 0:S)2"I58p  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 7 {<lH%Tn  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 7 4UE-H)  
JC3)G/m(03  
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6. 对衍射级次效率的影响 a#$%xw  
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粗糙度参数：
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 最小特征尺寸：20nm Grv|Wuli  
 总的调制高度：200nm n&JP/P3Y  
 高度轮廓 =jh:0Q<43+  
["9$HL
 

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RT9@&5>il  
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 效率 Rl8-a8j$f.  
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|$'  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Pl>t\`1:|A  
n!nv.-n  
G}*B`m  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm =7>~u  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 8&bj7w,K  
zq&lxySa  
`$HO`d@0*R  
rG6/h'!|  
 效率 p IToy;]  
\h4y,sl  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 7\lb+^$  
C~*m&,@TT^  
粗糙度参数： .}wir,  
 最小特征尺寸：40nm Wi<Fkzj  
 总调制高度：200nm g<Xwk2_=g  
 高度轮廓 g(^l>niF:  
c#Bde-dh  
5[k35c{  
?9cy5z[  
 效率 P8f-&(  
y C#{nUdw  
)ej8vm  
|)?T([  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 kLP^q+$u)!  
z7o59&  
cA kw5}P
 
粗糙度参数： oZCO$a  
 最小特征尺寸：40nm Z"u/8  
 全高度调制：400nm =v-D}eJQ=  
 高度轮廓 '(}BfDP  
q!4dK4`#5  
>8so'7(  
 效率 =v8q  
<Coh &g_  
yI)2:Ca*  
w# ['{GL  
R0WJdW#  
 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。 3h&s=e!  
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7. 总结 d {4br  
 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)。 [(XKqiSV  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 ?a% u=G  
 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。 _kSus  
 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。 6*E7}  
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QQ：2987619807 BshS@"8r