[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。 s-fKh`  
#V,LNX)  
1. 建模任务 rUGZjLIGqz  
g521Wdtnn  
Al)lWD}j2g  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 L)@`58Eil  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 T,A!5V>cX  
Z^6A_:]j  
2. 建模任务：正弦光栅 {-~05,zE  
[9'|7fdU  
x-z方向(截面视图) wA{*W>i  
lK_ ~d_f  
"K/[[wX
\b  
光栅参数： "tEj`eR  
 周期：0.908um z&\Il#'\m+  
 高度：1.15um S5zpUF=  
(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) hqdC9?\  
721{Ga4~S  
3. 建模任务 ))8Emk^Q{  
"v*oga%  
9(i0"hS^  
mYzsTUq  
nD^{Q[E6=  
 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 uTo0  
$K5ni{M;  
 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。 9[6G8;<D&  
@&/s~3  
IptB.bYc  
V.O<|tl.  
4. 光滑结构的分析 UUt~W  
nL "g23  
]?v?Q
fh2  
r@N39O*Wq  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 BYhmJC|  
 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% EOMuqP)  
oAIY=z  
4f_ZY5=  
z(8)1#(n7  
5. 增加一个粗糙表面 we6+2  
O6*'gnke  
tuL\7 (R  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 v9X7-GJ~  
 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。 xkk@{}J\  
N>W;0u!  
B]+7 JB  
[u!p-  
uD0(aqAZ  
Y^*Lh/:h  
2tg/S=t}  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 E7d~#  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 'qD'PLV  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 ,)B~ci
c'u  
Huc3|~9  
ox i a}  
W>aQ tT  
6. 对衍射级次效率的影响 r_!{!i3B  
MbT ONt?~v  
KNO*)\
  
粗糙度参数： : 9djMsd  
 最小特征尺寸：20nm Pl>nd)i`  
 总的调制高度：200nm iMOPD}`IX  
 高度轮廓 Y%n{`9=  
T_5*iwI  
i"2J5LLv  
i4{ /  
X-*KQ+?  
 效率 14@q$}sf  
)e
TnR:=  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 Q+y-*1   
l\A}lC0?J  
'AAF/9  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm )Ta]6  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 }QApeZd+q  
FEm1^X#]  
?-(w][MT\  
.5Z,SGBf  
 效率 dcrJ,>i}  
i"r.>X'Z  
 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。 Ca`/
t8=  
lyOrM7Gs  
粗糙度参数： eJVOVPg<,  
 最小特征尺寸：40nm Muc*?wB`  
 总调制高度：200nm #C=L^cSx(  
 高度轮廓 VfE^g\Ia  
Zo}\gg3  
Bcd0  
8+g|>{Vov  
 效率 nCSd:1DY  
pO7{3%  
tswG"1R  
2\iD;Z#gM  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 mXN1b!  
EkgN6S`}  
Rm[rQ}:  
粗糙度参数： ,Rr&.
 
 最小特征尺寸：40nm
b/D9P~cE  
 全高度调制：400nm NZw[.s>n  
 高度轮廓 :+Z>nHe  
;03*qOYc  
644hQW&W  
 效率 [u9S+:7"  
,uqbS  
D.oS8'   
/="D]K)%b8  
g^<q L|  
 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。 Yf2+@E  
S#%JSQo
:  
7. 总结 +_|cZlQ&  
 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)。 (>Q9
jN
W  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 K&"Pm9  
 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。 mG8  
 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。 >FMT#x t  
xzGsfd  
N-?|]4e/  
QQ：2987619807 :xUl+(+