[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。 %fB!XCW  
}e4#Mx  
1. 建模任务 $\vTiS'  
ZFa<{J<2  
@V71%D8{  
 一个正弦光栅不同衍射级次的严格分析和优化。 >Z!H9]f(  
 对于该仿真，采用傅里叶模态法。 l_0/g^(  
uH=^ILN.  
2. 建模任务：正弦光栅 8bW,.to(?x  
y5$AAas  
x-z方向(截面视图) sq1v._^s  
t7qzAr  
1^^9'/  
光栅参数： ~pve;(e=  
 周期：0.908um MWn+
e  
 高度：1.15um 6qq{JbK  
(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) I>(-&YbC  
8D1+["&  
3. 建模任务 JF-ew"o<E  
Yb=Z`)  
PYJ8\XZ1_N  
:9f/d;Mo3  
+Qo]'xKr  
 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。 aW@J]slg  
" UxKG+   
 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。 p!RyxB1.|  
aOK,Mm:iO  
.C?r
ToCY  
VVVw\|JB>  
4. 光滑结构的分析 ,G%?}TfC)  
+?R!  
NkL>ru!b9  
o%V%@q H  
 计算衍射效率后，结果可在级次采集图中显示。 ZZ@1l
 
 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=YsJ8U  
GK\`8xWE  
3 V{&o,6  
&I=F4 z  
5. 增加一个粗糙表面 EhK5<v}  
i
.Jk(%c  
PAHkF&  
 VirtualLab光栅工具箱可将两个界面进行组合(如添加)。 4M{]YZMw8  
 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。 5Ff1x-lQ  
2/M:KR  
qGH\3g-  
z*BGaSX %  
h Lv_ER?  
 :bBMy\(u  
{c\KiWN  
 该粗糙面有可通过几个选项来实现表面的变化(如周期化)。 ?K/N{GK%{  
 第一个重要的物理参数称为”最小特征尺寸”。 BkcA_a:W  
 第二个重要的物理参数是定义”总调制高度”。 }"o,j>IP  
sUTh}.[5  
~n)<L7  
3IHA+Zz  
6. 对衍射级次效率的影响 A57e]2_  
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-/z#?J\  
粗糙度参数： _|qs-USA  
 最小特征尺寸：20nm wrmbOT  
 总的调制高度：200nm ?> 7SZiC`  
 高度轮廓 /
O/pAu>  
(TQhO$,  
y4Fuh nb>  
*^_y
wqp  
|uRZT3bGyj  
 效率 * M,'F^E2  
v#WD$9QWs  
 粗糙表面对效率仅有微弱的影响 C0.bjFT|  
QXg9ah~  
LYvjqNC&4  
 粗糙度参数： 最小特征尺寸：20nm $`O%bsjX  
 总调制高度：400nm 高度轮廓 U9:w^t[Pp  
IQya{e  
=p29}^@@t  
}8,[B50  
 效率 "Nlw&+ c7  
Y]-7T-*+t  
 由于粗糙表面的总调制高度变大，±1级衍射效率发生轻微不对称。 01;  
\~bx%VWW4  
粗糙度参数： Pe<}kS m4  
 最小特征尺寸：40nm ^geC
?m  
 总调制高度：200nm L4?)N&V  
 高度轮廓 0z1UF{{  
_b(y"+k  
uBXl ltU  
J0
Ik@  
 效率 '"QN{ja  
Fo86WP}  
}W)c-91  
JZM:R  
 更大的”最小特征尺寸”降低了0级衍射的透射效率。 m\O|BMHn  
?.%'[n>P  
V(A p|I:G  
粗糙度参数： 
13v#  
 最小特征尺寸：40nm Fs|aH-9\  
 全高度调制：400nm Ebk_(Py\  
 高度轮廓 X'W8 mqk  
*6b$l.Vs  
Rz_fNlA  
 效率 eYD|`)-f<^  
Yo$NE  
Y Cbt(nmr  
7[}K 2.W.  
alB[/.1  
 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。 a&*fk?o  
$Z8=QlG>  
7. 总结 _Uxt9 X  
 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)。 *'q6#\#.  
 对于这种类型的分析，VirtualLab中采用全矢量傅里叶模态法。 4?s ~S. %  
 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。 D3BNA]P\2@  
 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。 6IyD7PQ  
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QQ：2987619807 B-`,h pp