[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。 p6 xPheD  
E[Bo4?s&^  
1. 建模任务 D$Kea  
o$_93<zc  
Sgj/s~j~1  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 |'hLa  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 )&1!xF   
 mIc:2.q^  
2. 建模任务：正弦光栅 -l*A  
p!"(s/=  
x-z方向(截面视图) ]rX9MA6  
H7IW"UkBR  
juno.$ 6  
光栅参数： `bP?o  
 周期：0.908um C|e+0aW  
 高度：1.15um |XcH]7Ai"  
(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) SPwPCI1?  
12gw#J/)9h  
3. 建模任务 eK_*q-  
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c4]u&tvjJ  
RV!<?[  
Cd~LsdKE5  
 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?(4f2y
E  
}:#dV B+  
 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。 nxRwWj57  
!t-K<'  

 5H.Db  
/t{=8v~  
4. 光滑结构的分析 zl)&U=
4l  
X4I]9t\  
6"%qv`.Fp  
P4%>k6X  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 LZV}U*  
 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% J:};n@<  
d.\PS9l  
f)Y  
qX@9N=g`#O  
5. 增加一个粗糙表面 1ih*gJPpj  
BJIQ zn3  
bF6gBM@*  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 _;G=G5r  
 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。 3j&B(aLy  
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sWX 6(=  
pTET%)3  
)>$^wT  
dpn3 (  
`vEqj v  
d Uz<1^L  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。  1ZNNsB  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 ysth{[<5F3  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 Xu%d,T$G  
k`@w(HhS  
4WG=m}X  
B(Y.`L? %E  
6. 对衍射级次效率的影响 h#O"Q+J9n  
QK7e|M  
msG3~@q  
粗糙度参数： GC?S]
;PL  
 最小特征尺寸：20nm dJE`9$j
N  
 总的调制高度：200nm M
iD  
 高度轮廓 NDW8~lkL  
{Y"8~  
aH^{Vv$]M@  
jJ-d/"(  
S
J[AiHR  
 效率 o'^phlX  
{g@A>  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 nrbazyKm  
x/_dW  
25&nwz  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm $owb3g(%4  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 xH@'H?  
pj@Yqg/  
H9:%6sds  
X\'E4  
 效率 bN!u}DnN  
^\{J5  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 8E 9{ Gf  
#~*XDWvIS~  
粗糙度参数： 1W0.Ufl)  
 最小特征尺寸：40nm FdM<;}6T  
 总调制高度：200nm uZ<%kV1B  
 高度轮廓 W/a,.M  
~}9Bn)@  
H.9yT\f.  
5Abz5-^KH  
 效率 D2Vv\f  
q /:T1a7!  
|yU3Kt  
<B=[hk!  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 ,b4~!V  
3M
xz_~  
lh~<s2[R2  
粗糙度参数： \d ui`F"Cc  
 最小特征尺寸：40nm C|9[Al  
 全高度调制：400nm KZZOi:  
 高度轮廓 wn{]#n=|l  
r:
.6"VQu}  
"B~WcC  
 效率 yW{mK  
NQg'|Pt(%  
&b!vWX1N  
U-1VnX9m  
a" ^#!G<+  
 对于较粗糙的表面，0级衍射效率大幅降低，而且±1级衍射效率的不对称性增大。 dA|Lufy#  
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7. 总结 L%k67>  
 VirtualLab的光栅工具箱可对任意形状光栅结构进行严格分析(如包含一个附加粗糙面的正弦光栅)。 8V,"Id][  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 5d%_Wb'  
 光栅级次分析器能够计算全部或特定衍射级次的衍射效率。
:wSJ-\'$  
 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。 {[my"n2  
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