[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。 lpQsmd#  
//2G5F;  
1. 建模任务 O,>1GKw"\  
I2hX;pk,  
(Hb i+IHV  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 W'hE,  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 /-TJtR4>  
$`W.9  
2. 建模任务：正弦光栅 <i``#"/  
x_CB'Rr6  
x-z方向(截面视图) -yHVydu=  
TBHIcX
 
W2G`
K+p  
光栅参数： TK<~(Dk  
 周期：0.908um 7^P!@o$v!  
 高度：1.15um zA=gDuy3@  
(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) }A3(g$8KR  
L!x7]g,^  
3. 建模任务 n|dLK.Q  
M)C.bo{p  
q$`{$RX  
O'{UAb+-  
/PH+K24v~  
 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。 i% 19|an  
-H5n>j0!{  
 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。 p1 > D  
 m/gl7+  

*9M 5'  
j38>,9u,  
4. 光滑结构的分析 gO_{(\w*  
%p6"Sg*  
,rVm81-2  
- ?_aYJ  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 Oaf!\z}  
 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% +O>!x#)&"  
L\_MZ*<0[  
0i/l2&x*k]  
z6 2gF|Uj  
5. 增加一个粗糙表面 ]BGWJ
A5  
/{Ksi+
q  
pt.0%3  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 *@[DG)N  
 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。 12BTZ  
j3jf:7 /\  
NPy{ =#k4  
j_Pt8{[  
(~}IoQp>  
}UNRe]ft$  
. #`lW7  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 F!OVx<  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 5m{!Rrb  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 aTF~rAne<  
c+chwU0W  
n:d]Z2
b  
L1ZhH3}X  
6. 对衍射级次效率的影响 ovJ#2_  
|:Gz9u+  
rKEi1b  
粗糙度参数： '0)a|1,  
 最小特征尺寸：20nm {E`[`Kf  
 总的调制高度：200nm U/'"w v1y  
 高度轮廓 GADbXp3  
)\#w=P  
Qz/o-W;  
pwAawm  
Q-o}Xnj*!L  
 效率 ; mnV)8:F  
'X&sH/>r  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 lj0"2@z3"E  
(PAkKY}  
q8%T)$!  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm !wy 
Qk  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 ~Z-M?8:  
7pH`"$  
`F5iZWW1  
m`luMt9  
 效率 9a}rE  
??eSGQ|  
 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。 6vp\~J  
^_W+
 
粗糙度参数：
Ks 8  
 最小特征尺寸：40nm 6)63Yp(  
 总调制高度：200nm >PdYQDyVS  
 高度轮廓 C-!!1-Eq?:  
L&V;Xvbu%  
% C~
2k?  
&|>CW:)&1"  
 效率 ?HwW~aO  
x<^+nTzN  
_h|rH  
l_tr,3_w  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 Fm}#KE0  
-4ityS @  
G|eY$5!i  
粗糙度参数： Ibt~e4f  
 最小特征尺寸：40nm ~\_aT2j0  
 全高度调制：400nm I3 /^{-n  
 高度轮廓 VN!`@
Ci/  
-6lsR  
'&/ 35d9|*  
 效率 rg Gm[SL*<  
9))E\U
 
`x=W)o }  
"f^s*I  
K.3)m]dCl  
 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。 $
HVus=D"  
\Tq !(]o^  
7. 总结 &+V6mH9m@  
 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)。 "|P8L| @*  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 r
eo  
 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。 ~)>O=nR  
 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。 K_/-mwA v  
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